1905 में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा खोजे गए एक क्रांतिकारी वैज्ञानिक कार्य में, E = mc2 पेश किया गया, जहां: E ऊर्जा है, m द्रव्यमान है, और c निर्वात में प्रकाश की गति है। तब से, ई = एमसी2 दुनिया में सबसे अधिक मान्यता प्राप्त समीकरणों में से एक बन गया है। वास्तव में, भौतिकी में पृष्ठभूमि के बिना लोगों ने कम से कम इस समीकरण के बारे में सुना है और दुनिया पर इसके जबरदस्त प्रभाव से अवगत हैं। हालांकि, ज्यादातर लोग नहीं जानते कि समीकरण का क्या मतलब है। सीधे शब्दों में कहें, यह समीकरण ऊर्जा के पदार्थ में सहसंबंध का प्रतिनिधित्व करता है: संक्षेप में, ऊर्जा और पदार्थ एक ही चीज़ के दो रूप हैं। इस सरल समीकरण ने ऊर्जा के बारे में हमारे सोचने के तरीके को बदल दिया है और विभिन्न तकनीकी प्रगति को जन्म दिया है।
कदम
भाग 1 का 2: समीकरणों को समझना
चरण 1. समीकरण चर को परिभाषित करें।
समीकरण को समझने का पहला कदम प्रत्येक चर का अर्थ जानना है। इस मामले में, E एक स्थिर वस्तु की ऊर्जा है, m वस्तु का द्रव्यमान है, और c निर्वात में प्रकाश की गति है।
प्रकाश की गति (सी) एक स्थिर है जो प्रत्येक समीकरण में बराबर है और लगभग 3.00x10. के बराबर है8 मीटर प्रति सेकंड। आइंस्टीन की सापेक्षता के संदर्भ में, c2 एक स्थिरांक की तुलना में एक इकाई रूपांतरण कारक के रूप में अधिक कार्य करता है। इसलिए, आयामी विश्लेषण के परिणामस्वरूप c को चुकता किया जाता है (ऊर्जा को जूल में मापा जाता है, या किग्रा m2 एस-2) ताकि c. का जोड़2 यह सुनिश्चित करने के लिए कि ऊर्जा और द्रव्यमान के बीच संबंध आयामी रूप से सुसंगत है।
चरण 2. समझें कि ऊर्जा क्या है।
ऊर्जा के कई रूप हैं, जिनमें गर्मी, बिजली, रसायन, परमाणु और अन्य शामिल हैं। ऊर्जा को विभिन्न प्रणालियों के बीच स्थानांतरित किया जाता है (एक प्रणाली को दूसरे से ऊर्जा खींचते समय शक्ति प्रदान करना)।
ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल विभिन्न रूपों में परिवर्तित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कोयले में बहुत अधिक संभावित ऊर्जा होती है जो जलने पर ऊष्मा ऊर्जा में बदल जाती है।
चरण 3. द्रव्यमान की धारणा को परिभाषित करें।
द्रव्यमान को आम तौर पर किसी वस्तु में पदार्थ की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है।
- द्रव्यमान की एक और परिभाषा है। "बाकी ऊर्जा" और "सापेक्ष द्रव्यमान" शब्द हैं। आराम ऊर्जा वह द्रव्यमान है जो स्थिर है और परिवर्तित नहीं होता है, चाहे आप किसी भी संदर्भ के फ्रेम का उपयोग करें। दूसरी ओर। सापेक्ष द्रव्यमान वस्तु के वेग पर निर्भर करता है। समीकरण में ई = एमसी2, m शेष ऊर्जा को दर्शाता है। यह बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसका मतलब है आपका द्रव्यमान नहीं लोकप्रिय धारणा के विपरीत, गति लेने पर भी बढ़ जाती है।
- यह समझा जाना चाहिए कि द्रव्यमान और भार दो अलग-अलग चीजें हैं। भार किसी वस्तु द्वारा महसूस किया गया गुरुत्वाकर्षण बल है, जबकि द्रव्यमान वस्तु में पदार्थ की मात्रा है। द्रव्यमान केवल तभी बदलता है जब वस्तु भौतिक रूप से बदल जाती है, जबकि वजन वस्तु के आसपास के गुरुत्वाकर्षण के आधार पर बदलता है। द्रव्यमान को किलोग्राम (किलो) में मापा जाता है जबकि वजन न्यूटन (एन) में मापा जाता है।
- ऊर्जा की तरह, द्रव्यमान को बनाया या नष्ट नहीं किया जा सकता है, लेकिन यह रूप बदल सकता है। उदाहरण के लिए, बर्फ के टुकड़े तरल में पिघल जाते हैं, लेकिन फिर भी दोनों प्रकार के रूपों में समान द्रव्यमान होते हैं।
चरण 4. समझें कि द्रव्यमान और ऊर्जा बराबर हैं।
यह समीकरण बताता है कि द्रव्यमान और ऊर्जा समतुल्य हैं, और यह बताता है कि किसी दिए गए द्रव्यमान में कितनी ऊर्जा निहित है। मूल रूप से, यह समीकरण बताता है कि एक छोटा द्रव्यमान वास्तव में महान ऊर्जा से भरा होता है।
भाग २ का २: वास्तविक दुनिया में समीकरणों को लागू करना
चरण 1. समझें कि उपयोग की जाने वाली ऊर्जा कहां से आती है।
हमारे द्वारा उपभोग की जाने वाली अधिकांश ऊर्जा कोयले और प्राकृतिक गैस को जलाने से आती है। इन पदार्थों के दहन में संयोजकता इलेक्ट्रॉनों (परमाणुओं के सबसे बाहरी कोश में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन) और अन्य तत्वों के साथ बने बंधों का उपयोग होता है। जब गर्मी को जोड़ा जाता है, तो ये बंधन टूट जाते हैं और जारी ऊर्जा को शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है।
इस विधि से ऊर्जा प्राप्त करना बहुत ही अक्षम और पर्यावरण के लिए हानिकारक है
चरण 2. ऊर्जा रूपांतरण को अधिक कुशल बनाने के लिए आइंस्टीन के समीकरणों को लागू करें।
ई = एमसी2हमें बताता है कि एक परमाणु के नाभिक में संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अधिक ऊर्जा संग्रहित होती है। परमाणु विखंडन से निकलने वाली ऊर्जा इलेक्ट्रॉन बंधों को तोड़ने की तुलना में बहुत अधिक होती है।
परमाणु शक्ति इसी सिद्धांत पर आधारित है। परमाणु रिएक्टर परमाणु विखंडन का कारण बनते हैं और बड़ी मात्रा में ऊर्जा को मुक्त करते हैं
चरण 3. ई = एमसी. द्वारा बनाई गई प्रौद्योगिकियों की खोज करें2.
ई = एमसी2 कई नई और रोमांचक तकनीकों के निर्माण की अनुमति दी है, जिनमें से हम अपनी प्राथमिक ज़रूरतें बन गए हैं:
- पीईटी स्कैन शरीर के अंदर क्या है यह देखने के लिए रेडियोधर्मिता का उपयोग करता है।
- यह समीकरण उपग्रहों और रोवर के साथ दूरसंचार के विकास की अनुमति देता है।
- रेडियोकार्बन डेटिंग प्राचीन वस्तुओं की आयु निर्धारित करने के लिए इस समीकरण के आधार पर रेडियोधर्मी अपघटन का उपयोग करती है।
- परमाणु ऊर्जा हमारे समाज के लिए ऊर्जा का एक स्वच्छ और अधिक कुशल स्रोत प्रदान करती है।
