تكافؤ المادة والطاقة
ط = ك.س² (بالإنجليزية : E=mc²) أي إن حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء يساوي طاقته
وهي أشهر المعادلات الفيزيائية في القرن العشرين، وتمثل هذه المعادلة إحدى نتائج نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين، وقد أدت تلك المعادلة فيما بعد إلى اكتشاف الطاقة النووية، واستغلت أول ما استغلت في صناعة القنبلة الذرية التي ألقيت على مدينة هيروشيما وأخرى على ناجازاكي باليابان خلال الحرب العالمية الثانية وانتهت الحرب بسببهما. فكثير من الناس كان لا يصدقون بأن لنواة العناصر طاقة كبيرة بهذا القدر. ولو فكرنا قليلا بأن نضرب كتلة أي جسم أمامنا في سرعة الضوء لوجدنا طاقة هائلة، وسوف نتعجب عما يملكه أي جسم من طاقة حيث أن كتلة جسم صغير تنتج طاقة كبيرة.
وقد بينت التجارب العلمية أن كتلة نواة الذرات تقل عن كتلة مجموع مكوناتها (أي مجموع كتل البروتونات والنيوترونات) والفرق في هذه الكتل يتحول إلى طاقة وهذه الطاقة هي التي تسمح بترابط مكونات نواة الذرة. وقد استطاع العلماء تحرير هذه الطاقة عن طريق شطر أنوية الذرات.
وتستغل الطاقة النووية في عصرنا الحاضر في إنتاج الطاقة الكهربائية في المفاعلات النووية والتي تعمل اليورانيوم كوقود ذري. ويعتبر اليورانيوم-235 هو الوقود الذري، إلا أن وجوده في خام اليورانيوم قليل (يوجد في الخام بنسبة 7و0 %). ولكي يصلح لتشغيل المفاعلات النووية لا بد من تخصيبه إلى درجة 5و3 %.وخلال التفاعل النووي في المفاعل تنقسم نواة اليورانيوم-235 وتنطلق قوى الربط على هيئة حرارة نستغلها في تسخين الماء وتكوين بحار الماء ذو ضغط عال (نحو 400 ضغط جوي) ويدير هذا البخار توربين الذي يدير بدوره المولد الكهربائي، وبذلك نحصل على الطاقة الكهربية من الكاقة النووية.
وهناك نوع آخر من التفاعلات النووية أكثر إنتاجية للطاقة وهي تفاعل الاندماج النووي وفيها يلتحم 4 ذرات للهيدروجين ليكونوا نواة ذرة الهيليوم وتنطلق فرق قوة الرباط على هيئة طاقة حرارية. وخلال تلك العملية يتحول اثنان من البروتونات إلى نيوترونين فتصبح نواة الهيليوم بها 2 بروتونات و 2 نيوترونات، وهي أشد الأنوية جميعا في صلابتها وتماسكها.
مثال عملي
تنص معادلة اينشتاين على:
E = m. c²
حيث:
E الطاقة جول
mالكتلة كيلوجرام
cسرعة الضوء في الفراغ متر/ثانية
إذا حسبنا تلك المعادلة ل 1 جرام من المادة، وبمعرفة أن سرعة الضوء 299,792,458 متر/ثانية نحصل على النتيجة :
≈9.0 × 1013 جول/جرام
وهذه الطاقة تعادل :
- 90 مليون مليون جول
- 24.9 مليون كيلوات-ساعة
- 21.5 مليون مليون سعر حراري
- 21.5 ألف طن TNT
و ذلك عبر قذف نواة واحدة فقط بنترون واحد
أنظر أيضا
| ملف:Science.jpg | هذه بذرة مقالة عن الفيزياء تحتاج للنمو والتحسين، فساهم في إثرائها بالمشاركة في تحريرها. |
| مشاريع شقيقة | هناك المزيد من الصور والملفات في ويكيميديا كومنز حول: تكافؤ المادة والطاقة |
bg:Равенство на маса и енергия br:E=mc² ca:E=mc² cs:E=mc² da:E=mc² de:Äquivalenz von Masse und Energie el:Ισοδυναμία μάζας-ενέργειας Mass–energy equivalence]] es:Equivalencia entre masa y energía et:E=mc² eu:E=mc² fa:همارزی جرم و انرژی fi:E=mc² fr:E=mc2 fy:Massa-enerzjyrelaasje gl:E=mc² he:E=mc² hr:Ekvivalencija mase i energije hu:Tömeg-energia ekvivalencia id:E=mc² it:E=mc² ja:E=mc² ko:질량-에너지 동등성 la:Aequatio massae et energiae lad:E=mc² mk:Еднаквост на масата и енергијата ml:E = mc² ms:E=mc² nap:E=mc² nl:Massa-energierelatie nn:E=mc² no:Masseenergiloven pl:Równoważność masy i energii pt:Equivalência massa-energia ro:Echivalență masă–energie ru:Эквивалентность массы и энергии scn:E=mc² sh:Ekvivalencija mase i energije si:ස්කන්ධ–ශක්ති තුල්යතාවය sk:Einsteinov vzťah sl:E = mc² sr:E=mc² su:E=mc² sv:E = mc² ta:E=mc² th:ความสมมูลระหว่างมวล-พลังงาน tl:Pagkakapareho ng masa-lakas tr:E=mc² uk:Формула Ейнштейна vi:Sự tương đương khối lượng-năng lượng zh:質能等價
