Selitämme, mitä aine ja energia ovat, kunkin ominaispiirteet ja miten niitä tutkittiin. Myös näiden kahden välinen suhde.
Mitä ovat aine ja energia?
Meidän universumi kokonaisluku koostuu asia Y Energiaa, sen monissa muodoissa, esityksissä ja ominaisuuksissa. Itse asiassa ne kaksi perustieteenalaa, joilla yritämme ymmärtää sitä hallitsevia peruslakeja, ovat fyysistä ja kemia, käsittele näiden kahden elementin välisiä suhteita: aine joka säveltää asioita ja niiden kykyä siirtää lämpöä tai tee a Job.
Intuitiivisesti katsottuna ymmärrämme aineen sellaisena, jota voimme koskettaa, joka on konkreettista ja jolla on paikka universumissa. Toisaalta energiaa ei voi koskea, mikä havaitaan vain sen eri ilmenemismuodoissa: lämpö, valoa, liikettä, jne. Ympärillämme olevilla asioilla on samaan aikaan a massa- omaa ja vaihtelevaa energiamäärää riippuen suurelta osin niiden tilasta.
Nämä ovat kaksi peruskäsitettä, jotka liittyvät läheisesti toisiinsa ja joiden välillä on tiettyjä vastaavuuksia.On esimerkiksi mahdollista muuttaa massa energiaksi, mikä tapahtuu päivittäin sisällä tähdet, voimakkaiden ydinreaktioiden kautta tai omassamme eliöt, kun hajotamme ruokaa joita nielemme ja poistamme niistä kemiallinen energia Pitääksemme meidät hengissä
Asia
Aine koostuu elävistä olennoista, esineistä, ilmasta ja muusta.Aine määritellään aineeksi, joka ulottuu tietyllä aika-avaruusalueella, jolla on tietty määrä energiaa ja joka on alttiina muutoksia aikana. Sen nimi tulee latinasta mater, "äiti", koska kyse on aineesta matriisi asioista, eli siitä, mikä ne saa alkunsa tai muodostaa ne.
Yleisesti ottaen fysiikka antaa aineelle kolme perusominaisuutta tai ominaisuutta:
- Sillä on ominaismassa, mikä ilmenee a paino, a äänenvoimakkuutta ja mitattavat mitat.
- Se vie paikan tilaa, jota toinen elin ei voi käyttää samanaikaisesti.
- Viipyy sisällä sääVaikka ei välttämättä samalla tavalla: jää on varmasti ainetta, eikä se lakkaa olemasta sitä sulaessaan tai kun sitä muodostava vesi haihtuu. Nämä muutoksia fyysisessä kunnossasi (tai aineen aggregoituminen) riippuu energian määrästäsi.
Aineen tutkimus juontaa juurensa klassiseen antiikin aikaan, ja se on askarruttanut monia ajattelijoita ja filosofeja kautta historian. Itse asiassa muinaiset kreikkalaiset muotoilivat ensimmäisen kerran atomistinen teoria, eli ne, jotka ajattelivat, että aine voisi koostua erityyppisistä pienistä ja jakamattomista hiukkasista.
Tämä idea pelastettiin paljon myöhemmin, puomin aikana rationalisti 1700-luvulta, ja se oli perustavanlaatuinen kemian tutkimuksen alalla, perillinen vuorostaan alkemia keskiaikainen.
Nykyisten fysiikan tutkimusmallien mukaan vain noin 5 % huomattavasta maailmankaikkeudesta koostuu tavallisesta aineesta, kun taas ns.pimeä aine”Jen toiminta on vielä tuntematon, se on 23 %. Jälkimmäisen oletetaan olevan aineen ei-massamuoto, eli vailla massaa, jonka läsnäolo voidaan aistia vain tavasta, jolla ne vaikuttavat. tähdet ja energiaa ympärilläsi.
Energiaa
Fysiikassa energia määritellään kyvyksi tehdä työtä eli toimia, syntyä tai saada liikkeelle. Ehdottomasti kaikki kehot Heillä on tietty määrä energiaa, joka liittyy esimerkiksi lepotilaan, liikkeeseen tai värähtelyyn, mutta joka ilmenee hyvin eri tavoin.
Siten voidaan puhua monentyyppisistä energiatyypeistä: kalorienergiaa, kemiallinen energia, Kineettinen energia, Sähkövoima, Mahdollinen energia, sisäistä energiaa jne.
Sana energia tulee kreikasta energinen, "Activity", termi, joka esiintyi ensimmäisen kerran Aristoteleen (384-322 eKr.) kirjoituksissa neljännellä vuosisadalla eKr. C., ja modernit luonnontieteilijät ja myöhäiskeskiajan omaksumat uudelleen.
Sille on historian aikana annettu monia muita nimiä, kuten "elävä voima" (vis viva), "voima" tai jopa "henki" kontekstista riippuen. Tämä johtuu suurelta osin siitä, että eri energiatyyppien tutkiminen sai alkunsa erikseen, kun universumissa löydettiin yhä enemmän energiamuotoja.
Energia voidaan havaita yleisesti sen eri ilmenemismuodoissaan, koska abstraktisti se ei ole jotain havaittavissa. Sen sijaan lämpö, valo, liike tai aktiivisuus voidaan havaita paljaalla silmällä ja niiden vaikutuksia aineeseen voidaan tutkia vaikeuksitta. Näin energiasta tulisi fysikaalinen suure, jota voimme mitata sen eri ilmeissä.
Meidän on myös otettava huomioon, että energian määrä järjestelmä se pyrkii olemaan vakio, joten sitä ei voida luoda tai tuhota, vain muuttaa. Itse asiassa se on jatkuvassa muutoksessa koko ajan: ruokaan varastoitunut kemiallinen energia muuttuu mekaaniseksi energiaksi liikkuessamme tai sähköenergiaksi hermosto.
Samoin pistokkeesta tuleva sähköenergia muunnetaan valoenergiaksi, kun sytytämme lampun, tai lämpöenergiaksi vedenlämmittimen ansiosta.
Ainetta ja energiaa
Aineen ja energian suhteet ovat olleet fyysikkojen tutkimuksen kohteena vuosisatoja. Tiedämme, että aineen energiatasojen muutos vaikuttaa sen muotoon ja aggregaatiotilaan, minkä olemme nähneet siitä lähtien, kun opimme sulattamaan metalleja.
Myöhemmin kemian tuntemus antoi meille paljon paremman ymmärryksen aineen muuntamisesta: älä enää muuta sen hiukkasten konfiguraatiota, vaan katkaise hiukkasten väliset linkit. atomeja ja saada erilaisia aineita.
Itse asiassa ihmiskunnan suurin saavutus tässä suhteessa on ollut sen löytäminen atomienergia ja sen manipulointi rauhanomaisiin tarkoituksiin, eli voimalaitosten rakentamiseen, joissa raskaat atomit sulautuvat tuottaen suuria määriä lämpöenergiaa.
Kaikki tämä oli mahdollista Albert Einsteinin (1879-1955) ja muiden tärkeiden fyysikkojen teorioiden ja erityisesti heidän massan ja energian vastaavuuskaavan (E = mc2) ansiosta, joka tunnetaan nimellä Suhteellisuusteoria.