ในบรรดาประเภทของพลังงานที่เรารู้จักในสาขาฟิสิกส์ เรามี พลังงานสัมพัทธภาพ. มันเกี่ยวกับพลังงานที่เกิดจากผลรวมของพลังงานจลน์ของวัตถุกับพลังงานที่อยู่นิ่ง พลังงานประเภทนี้เรียกว่าพลังงานภายใน พลังงานสัมพัทธภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งในวิชาฟิสิกส์
ดังนั้นในบทความนี้เราจะบอกคุณว่าอะไรคือลักษณะเฉพาะ ความสำคัญ และอื่นๆ อีกมากมายเกี่ยวกับพลังงานสัมพัทธภาพ
พลังงานสัมพัทธภาพคืออะไร
พลังงานสัมพัทธภาพของอนุภาคหมายถึงผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานส่วนที่เหลือ ในฟิสิกส์ พลังงานสัมพัทธภาพเป็นสมบัติของทุกระบบทางกายภาพ (มากหรือไม่ก็ตาม) มูลค่าของมันจะเพิ่มขึ้นเมื่อกระบวนการบางอย่างถ่ายโอนพลังงานไปให้ มันจะเปลี่ยนเป็นศูนย์เมื่อระบบหายไปหรือถูกทำลาย ดังนั้น สำหรับระบบอ้างอิงเฉื่อยที่กำหนด ค่าของมันจะขึ้นอยู่กับสถานะของระบบทางกายภาพ และจะคงที่ก็ต่อเมื่อระบบดังกล่าวถูกแยกออก
เมื่ออัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งถือว่าเป็นนักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาล ได้รับสูตรอันโด่งดังของเขาเป็นครั้งแรกว่า พลังงาน=mc2 เขาไม่รู้ว่าเขาจะใช้ทฤษฎีบทสัมพัทธภาพพิเศษและสัมพัทธภาพทั่วไปในระดับใดเพื่อกำหนดเส้นทางประวัติศาสตร์
เมื่อคำนวณความเร็วแล้วจะต้องนำระยะทางที่เดินทางได้หารด้วยเวลาที่ต้องใช้ในการเดินทาง สูตรนี้มีสององค์ประกอบที่ต้องเปลี่ยน: อวกาศและเวลา เนื่องจากความเร็วของแสงยังคงเท่าเดิม
โปรดจำไว้ว่าพลังงานเป็นคุณสมบัติของวัตถุที่ช่วยให้พวกเขาทำงานได้ ในกระบวนการนั้น เราสามารถถ่ายโอนพลังงานไปยังวัตถุ ทำให้มันเคลื่อนที่ได้ มวลยังสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการเคลื่อนไหวอีกด้วย แต่ยังเกี่ยวข้องกับความเฉื่อย สภาวะต้านทานต่อการเคลื่อนไหว วัตถุที่หนักมาก หรือการเคลื่อนไหวที่เราไม่สามารถชะลอหรือหยุดได้เมื่อมีความเร็วมหาศาล
มวลคือการวัดความเฉื่อยที่แสดงโดยวัตถุ. สิ่งของที่มีมวลมากจะเร่งและเบรกได้ยาก พลังงานและมวลในสมการมีค่าเท่ากัน นักฟิสิกส์บางคนมองว่ามวลเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งและไม่ได้พูดเกินจริง เราสามารถแปลงมวลจำนวนมากให้เป็นพลังงานและในทางกลับกัน ตัวอย่างเช่น มวลของอะตอมบางอะตอมสามารถแปลงเป็นพลังงานเพื่อผลิตพลังงานให้กับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือแปลงไปใช้ในสงครามอื่น ๆ โดยปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลที่ทำลายทุกสิ่งรอบตัว
คุณสมบัติหลัก
พลังงานสัมพัทธภาพเชื่อมโยงกับมวลของวัตถุอย่างแท้จริง ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ มวลของวัตถุจะเพิ่มขึ้นเมื่อเข้าใกล้ความเร็วแสง ดังนั้น, ยิ่งพลังงานสัมพัทธภาพของวัตถุสูงเท่าใด มวลของวัตถุก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานและมวลนี้เป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจฟิสิกส์ของอนุภาคในอะตอมและการผลิตพลังงานภายในดาวฤกษ์และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
พลังงานสัมพัทธภาพยังมีคุณสมบัติพิเศษที่ไม่สามารถทำลายหรือสร้างขึ้นได้ แต่สามารถเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น สิ่งนี้เรียกว่าหลักการอนุรักษ์พลังงาน ในกระบวนการทางกายภาพใด ๆ พลังงานทั้งหมดซึ่ง รวมทั้งพลังงานสัมพัทธภาพและพลังงานรูปแบบอื่นๆ คงที่. คุณลักษณะนี้จำเป็นต่อการทำความเข้าใจว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ทำงานอย่างไรและความสมดุลของพลังงานในจักรวาล
นอกจากนี้ พลังงานประเภทนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและคลื่นความโน้มถ่วง ปรากฏการณ์เหล่านี้เป็นคลื่นของพลังงานที่แพร่กระจายผ่านกาลอวกาศ และพฤติกรรมและคุณลักษณะของพวกมันสามารถอธิบายได้ดีขึ้นโดยใช้แนวคิดของพลังงานสัมพัทธภาพ
พลังงานสัมพัทธภาพทำงานอย่างไร
มวลและพลังงานสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด โดยมีความสัมพันธ์สมมูลตามที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันอธิบายไว้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของเขา กล่าวอีกนัยหนึ่ง มวลเล็กน้อยเท่ากับพลังงานจำนวนมาก พลังงานสัมพัทธภาพนั้นไม่มีที่สิ้นสุดเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง
ดังนั้น มันจึงมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ และไม่มีแรงใดสามารถเร่งมันได้ ดังนั้นความเร็วของแสงจึงเป็นขีดจำกัดทางกายภาพที่ผ่านไม่ได้ ถ้าเราจำได้ว่ามวลหมายถึงความสัมพันธ์ระหว่างแรงและความเร่ง เราจะเข้าใจว่ามวลเป็นตัววัดความเร็วของวัตถุที่เพิ่มขึ้น
อย่างไรก็ตามนี้ ไม่ควรทำให้เราคิดว่าถ้าเราเดินทางใกล้ความเร็วแสง เราจะเห็นมวลเพิ่มขึ้น ไม่ถูกต้องที่จะคิดว่ามวลทั้งหมดของร่างกายถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานหรือในทางกลับกัน นั่นคือพลังงานจำนวนมากสามารถเปลี่ยนเป็นมวลได้
บางทีด้วยเหตุผลนี้ ผู้เขียนหลายคนในปัจจุบันชี้ให้เห็นว่าเป็นการดีกว่าที่จะไม่ใช้คำคุณศัพท์ของสัมพัทธภาพ แต่ใช้คำคุณศัพท์ของพลังงานทั้งหมดและมวลคงที่ เพื่อเน้นว่าค่าของ m0 เท่ากันในทุกระบบ และค่าของ E (พลังงาน)) จะขึ้นอยู่กับระบบที่เลือก
นอกจากนี้ยังมี เราต้องจำไว้ว่าความเร็วและแรงนั้นเป็นขนาดของเวกเตอร์ หากเราใช้แรงกับวัตถุที่เคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกันด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง มวลจะเป็นแบบสัมพัทธภาพ อย่างไรก็ตาม หากเราใช้แรงนั้นในแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ ปัจจัยที่เรียกว่า Lorentz จะเป็น 1 เนื่องจากความเร็วในทิศทางนั้นจะเป็นศูนย์ จากนั้นเราจะรับรู้คุณภาพที่แตกต่างกันมาก
สรุปได้ว่ามวลสามารถเปลี่ยนแปลงได้ แต่ไม่เพียงขึ้นอยู่กับความเร็วเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับทิศทางที่ออกแรงด้วย ดังนั้น เหตุผลนี้จึงแยกออกโดยสิ้นเชิงว่ามวลสัมพัทธภาพเป็นแนวคิดทางกายภาพที่แท้จริง
วิธีการจัดเก็บ
อะตอมแต่ละอะตอมเป็นทรงกลมขนาดเล็กที่เต็มไปด้วยพลังงาน และยังสามารถแปลงพลังงานในรูปของอนุภาคของแสง (เรียกว่าโฟตอน) ให้เป็นสสารได้ ดังนั้น, มีประสิทธิภาพและใช้งานได้ดี ตอบโจทย์ความต้องการด้านพลังงานของมนุษย์ได้เป็นอย่างดี
ด้วยการจัดเก็บ การแปลงพลังงานนิวเคลียร์เป็นไฟฟ้าสามารถทำได้ผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนของฟิชชันและฟิวชัน ด้วยเหตุนี้ไอน์สไตน์จึงถูกมองว่าเป็นบิดาแห่งฟิสิกส์นิวเคลียร์
ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับรายการพลังงานและลักษณะของมันได้