Login lub e-mail Hasło   

Co kryje w sobie równanie E=mc2 ? (2) – energia „e”

Odnośnik do oryginalnej publikacji: http://sites.google.com/site/samoswiadomosc/
W fizyce istniej wiele rodzajów energii i wiele niejednoznaczności z tego powodu. Nie jest wiadome w jaki sposób jeden zasadniczy typ energii doświadczany jako świ...
Wyświetlenia: 1.159 Zamieszczono 03/11/2011

W fizyce istniej wiele rodzajów energii i wiele niejednoznaczności z tego powodu. Nie jest wiadome w jaki sposób jeden zasadniczy typ energii doświadczany jako światło (promieniowanie), fala elektromagnetyczna staje się i może istnieć jako te wiele rodzajów, które wyróżnia fizyka. Zagadnienie jest proste kiedy mamy do czynienia z czystą energią w postaci promieniowania. Jednak kiedy energia występuje razem z masą (materią) i przejawia swoją siłę w różny sposób, to sytuacja wydaje się być złożona. Na podstawie teorii względności można podjąć próbę ujednolicenia wszystkich typów energii, będących w istocie różnymi sposobami przejawiania się tego typu jednego – energii świetlnej, promieniowania, fali elektromagnetycznej. Przyjrzyjmy się zatem typom tradycyjnym.

Wśród nich występuje energia mechaniczna, którą definiuje się jako sumę energii kinetycznej i potencjalnej. To zdolność układu fizycznego do wykonania zmiany. Pojawiają się tutaj dwa inne rodzaje energii: energia potencjalna i kinetyczna. Energia potencjalna to w zasadzie energia której nie ma, bo jest to energia jaka jest potrzebna do tego, aby ciało (układ fizyczny) mogło wykonać pewien ruch – działanie. Biorąc pod uwagę fakt, że realnie o energii mówimy tylko wtedy, kiedy widzimy ją w działaniu, to pojęcie energii potencjalnej jest wymysłem i najwyżej może dotyczyć właśnie tego ile energii trzeba wprowadzić w ciało spoza niego, aby móc wywołać jego ruch. Energia może pochodzić także z ciała, wyzwalać się w wyniku przemiany masy w energię, jak np. przy samozapłonie. Ale i tak czynnik zapoczątkowujący tą przemianę, czyli energia w podstawowej ilości wystarczającej do zainicjowania przemiany, pochodzi spoza danego ciała, choćby jako zbyt wysoka temperatura doprowadzająca do samozapłonu. Energię potencjalną wiąże się z polami sił przede wszystkim z polem grawitacyjnym, czyli jest to energia jaką ciało uzyskuje w polu grawitacyjnym kiedy spada do jego środka, ale należy zauważyć, że energia ta zostaje nadana przez pole i związana jest z masą ciała. Nie jest to energia jako aktywność zawarta w ciele, bo swobodny spadek wszystkich ciał w polu grawitacyjnym jest taki sam. Należy więc źródła tej energii poszukiwać w polu grawitacyjnym, które ściągając masy obiektów do siebie, czyni to wytwarzając pewną energię spadku, przyciągania. Poza polami tej energii nie ma, nie ma jej nawet w polu grawitacyjnym, bo o energii swobodnego spadku mówi się, jak o energii kinetycznej.

Ta, kinetyczna to energia ciała związana z jego ruchem, to energia istniejąca w ciele, o której mówimy kiedy spostrzegamy jakikolwiek ruch obiektu. Z energią kinetyczną mamy do czynienia przy występowaniu jednocześnie energii i masy, bo pewna bezwładna masa znajduje się we władzy energii, która nią kieruje wraz z innymi zależnościami. Na przykład zależnościami względem pozostałych obiektów (masy) z jakimi sąsiaduje. Interesujący jest układ w jakim znajduje się energia z masą w obiekcie. Ruch ciała świadczy o tym, że energia stara się wydostać z ciała, w ten sposób przejawia się jako ruch tego tego ciała. Można na tej podstawie sądzić, że energia koncentruje się z przodu tego obiektu dążąc do wyzwolenia się w danym kierunku. Na przykład w rzuconym kamieniu, którego masę energia ciągnie ze sobą w obranym kierunku nadanym rzutem. Wraz z tym rzutem energia zostaje wprowadzona w strukturę kamienia poprzez nacisk dłoni na kamień i pchnięcie nadane podczas rzutu.

Zauważamy, że kiedy mocno coś ściska się, to robi się cieplej. To dlatego, że energia jaką wprowadza się naciskiem dąży do wydostania się, a ciało ściskane do równowagi energetycznej z otoczeniem. Dlatego podczas ścisku, wprowadzania energii do obiektu, w miejscu ścisku robi się cieplej. Podobnie kiedy ten mocno rzucony kamień uderzy w inny, wtedy w miejscu uderzenia energia ulega koncentracji, cała oddziałuje na obiekt, drugi kamień, w który uderza. Wtedy także, w tym punkcie podnosi się temperatura, bo energia wydostaje się z rzuconego kamienia w skoncentrowany sposób. Przy tym uchodzeniu może skruszyć się struktura kamieni, jeśli nie wytrzymuje nacisku mas powstałego pod wpływem ciśnienia energii, która dąży w obranym kierunku w momencie zetknięcia się mas. Wzrasta temperatura, ponieważ energia ulega koncentracji i wydostaje się z kamienia także jako energia cieplna. Trudność w przeniesieniu się w całości na drugi kamień powoduje, że wydostaje się poza kamienie w postaci cząstek fali elektromagnetycznej, w tym fali cieplnej. W części ulega przeniesieniu i absorpcji przez wiązania cząsteczkowe i atomowe tworzące strukturę drugiego kamienia. Mając nadany kierunek przenika strukturę drugiego kamienia, aż do jego najdalszej krawędzi, rozprzestrzenia się w nim. Dalej ulega stopniowemu przeniesieniu na podłoże i otoczenie, bo wzbudzony układ dąży do równowagi energetycznej z otoczeniem. Ponieważ ciśnienie energii w drugim kamieniu nie wzrasta wciąż, to kamień równoważy w sobie przejętą energię. Gdyby nowa energia napływała nieustannie i łatwiej, niż zdołałaby się wydostawać, to powodowałaby wzrost temperatury kamienia i rozrywanie wiązań strukturalnych, ponieważ nadmiar energii, którego struktura molekularna nie zdołałaby znieść, doprowadzałby do jonizacji.

To też dzieje się w punkcie uderzenia jednego kamienia w drugi. W momencie zderzenia energia, wcześniej (prawdopodobnie) równomiernie rozłożona w czole kamienia, w równowadze swojego ciśnienia w strukturze ciała, pod wpływem uderzenia ulega skoncentrowaniu w mniejszym punkcie czoła, bo zderzenie jest próbą powstrzymania energii w jej dynamice i dążeniu w kierunku jaki posiada. W punkcie i momencie zderzenia dochodzi do wzrostu koncentracji energii (to proces „c2=e<=>m”, bo jak pisałem we wcześniejszych artykułach o teorii względności, każdy proces przemiany jest „emcekiem”) tak, że przekracza ona punkt wytrzymałości wiązań molekularnych i atomowych, rozrywając je, co powoduje, że kamień kruszy się na naszych oczach. Przekracza, czy lepiej, wyzwala się z wiążącego ją układu kamienia. W trakcie tego kruszenia, z rozerwanych wiązań wyzwolona zostaje energia, która nadawała pęd kamieniowi, jako cząstki fali elektromagnetycznej, czyli w postaci promieniowania o różnych zakresach zależnych od materiału kamienia, bo wydostaje się z wcześniej wzbudzonych atomów, moleków o szczególnych właściwościach. Energia kinetyczna to ogólna nazwa na strumień energii świetlnej, promieniowania elektromagnetycznego, które uchodzi, gdy ciało, masa traci swoją energię. Innymi słowy w pojęciu energii kinetycznej mieści się mieszanka energii i masy łącznie, to typ energii powstały na wyrażenie tego związku - energii i masy.

Świadczy o tym inny typ – energia cieplna. Za tą uważa się energię wewnętrzną układu, związaną z ruchem cząstek tworzących dany układ, na przykład ruch cząstek cieczy o pewnej temperaturze, gazu, ale i ciała stałego, którego wiązania molekularne drgają wzbudzone energią, którą przekazują sobie wzajemnie. Energię cieplną mierzy się przy pomocy temperatury i każda postać energii potrafi przekształcić się w energię cieplną. Właśnie uderzenie czymś rozpędzonym przez energię kinetyczną w coś sprawia, że oddawana tak energia kinetyczna przemienia się w cieplną. Albo energia kinetyczna wydostając się jako cieplna, uwidacznia czym jest w istocie. Energia cieplna przekazywana przez cząstki innym cząstkom w jakimś układzie – ciele, to przekazywanie fali elektromagnetycznej przez cząstkę wzbudzoną tą falą do ruchu, w wyniku zderzenia z inną cząstką, która swoją masą wyhamowuje cząstkę naładowaną i przejmuje jej energię. Energia cieplna to promieniowanie cieplne, znajdujące się poniżej widma promieniowania widzialnego, nic ponad to, bo to prosta fala elektromagnetyczna.

Innym, powierzchownie, typem jest energia elektryczna. Z energią cieplną wiązana jest choćby w elektrowniach, gdzie przekształca się energię cieplną w elektryczną, dziś w nieco unowocześniony sposób względem tego samego, jaki pozwolił nam na „rewolucję przemysłową w XIX wieku. Niemniej energię elektryczną definiuje się jako energię zawartą w prądzie elektrycznym, który przekazuje ją odbiornikom zdolnym do przetworzenia jej w odpowiednie działanie do jakiego dany odbiornik został przeznaczony. Naprawdę odebraną energię elektryczną, każdy odbiornik przekształca w jeszcze inny typ energii, a my używamy zjawiska jakie temu przekształceniu towarzyszy. Grzejniki elektryczne ponownie zmieniają ją w energię cieplną, żarówki w świetlną, radio w energię akustyczną, wentylator w kinetyczną energię ruchu śmigła i inne. Możliwość przekształcania energii cieplnej w elektryczną, a tej w inną formę ponownie świadczy o tym, że pomimo różnego nazewnictwa zawsze mamy do czynienia z jedną i tą samą energią elektromagnetyczną. Prąd elektryczny, to prąd energii przekazywany poprzez nadające się do tego materiały, z których najlepszymi przekaźnikami okazują się metale. Wzbudzenie ich wiązań molekularnych na początku i dołączenie na końcu odbiornika, który „zasysa” energię dalej, do siebie, sprawia, że możliwy jest przekaz tej energii przez strukturę krystaliczną metalu. Jest ona przekazywana przez kolejne atomy i elektrony zawarte w strukturze przekaźnika. Gdy odbiornika nie ma, to elektrony stoją wzbudzone przez energię jak zostaje im dostarczona. W przypadku energii elektrycznej mamy jeszcze do czynienia z biegunami, dodatnim i ujemnym, jeden razi, drugi nie, razem doprowadzają przewodzący metal do jonizacji, świecenia i wydzielania energii cieplnej, ogólnie z połączonych tak przewodów wydostaje się energia elektromagnetyczna. Jednak zagadnienie biegunowości pozwolę sobie tu zostawić na boku.

Możemy, dla uzupełnienia, wśród rodzai energii znaleźć także energię sprężystości, która jest energią potencjalną ciała sprężystego zmieniającą się w energię kinetyczną, kiedy to ciało pod wpływem zgniecenia powraca do swojego zrównoważonego układu. Nie mamy tu zatem do czynienia z jakimś nowym rodzajem aktywności, ale z energią, której nie ma kiedy ciało znajduje się w równowadze. Za to kiedy powraca do swojego układu po zgnieceniu, to czyni to przez energię kinetyczną. O zgniecionym ciele sprężystym można powiedzieć, że posiada energię w swoim układzie, bo doprowadzenie do zgniecenia takiego ciała wymaga użycia pewnej energii, która zostaje w nim zawarta, o czym informuje nas naocznie kiedy gwałtownie rozpręża się. Jednak do zgniecenia doprowadza energia kinetyczna, czyli elektromagnetyczna włączona w masę i ona też wydostaje się z ciała podczas rozprężenia. Energia kinetyczna jest widziana gołym okiem, elektromagnetyczna nie, występuje tam gdzie gołe oko nie sięga, choć przy większej skali zjawiska zaczyna być widzialna jako świecenie albo odczuwalna jako ciepło.

Dalej możemy wymienić energię jądrową, którą wydziela układ podczas przemiany jego jąder atomowych. Co ciekawe energia, która wydostaje się z tego układu jest energią w zasadniczej postaci, wspólnej dla wszystkich innych typów energii, to promieniowanie o wszelkich częstotliwościach, czyli począwszy od fal radiowych przez cieplne, widmo widzialne nadfiolet i promieniowanie alfa, beta i gama. Taka jest ta energia w układzie swobodnym. Ale, co warto zauważyć, wszystkie typy energii wymienione powyżej jak i te, które jeszcze wyszczególnia się w fizyce, to energia związana z masą układu (pomijając promieniowanie), czyli energia współwystępująca z masą. Swobodna energia jest zawsze falą elektromagnetyczną, czyli promieniowaniem.

Istnieje jeszcze energia akustyczna czyli falowe zmiany ciśnienia w układzie następujące przez wydrganie kolejnych cząstek tego układu. Także zjawiska dźwiękowe następują przez przekazywanie energii elektromagnetycznej. Cząstki przejmują energię elektromagnetyczną, która wzbudza je do drgania i przez zderzenia przekazują ją następnym czemu towarzyszy dźwięk. Energia akustyczna to energia kinetyczna przekazywana przez cząstki w kolejne części układu, a energia kinetyczna to mieszanka energii elektromagnetycznej i masy.

Ponadto w fizyce występuje jeszcze pojęcie energii wewnętrznej rozumianej jako energia układu, która jest sumą energii oddziaływań pomiędzy cząsteczkami i w nich. Jest to zatem sposób spojrzenia na układ, nie jest to typ energii podobny do tych wymienionych powyżej. Także energia wiązania, który to termin oznacza energię potrzebą, czyli potencjalną, do tego, aby jakiś układ, wiązanie rozdzielić na jego części składowe.

Podobne artykuły


9
komentarze: 2 | wyświetlenia: 14725
36
komentarze: 13 | wyświetlenia: 12352
26
komentarze: 7 | wyświetlenia: 10131
23
komentarze: 17 | wyświetlenia: 3503
21
komentarze: 9 | wyświetlenia: 9617
21
komentarze: 6 | wyświetlenia: 7544
17
komentarze: 7 | wyświetlenia: 3823
14
komentarze: 7 | wyświetlenia: 19055
12
komentarze: 15 | wyświetlenia: 1012
12
komentarze: 9 | wyświetlenia: 2770
12
komentarze: 3 | wyświetlenia: 8502
 
Autor
Artykuł



Nie przestajesz, Marcinie, co? Nic cię nie zraża?



Dodaj swoją opinię
W trosce o jakość komentarzy wymagamy od użytkowników, aby zalogowali się przed dodaniem komentarza. Jeżeli nie posiadasz jeszcze swojego konta, zarejestruj się. To tylko chwila, a uzyskasz dostęp do dodatkowych możliwości!
 

© 2005-2018 grupa EIOBA. Wrocław, Polska