Veel mensen realiseren zich niet hoeveel energie er in de materie opgesloten zit. Dit aspect van de materie heeft echter nog iets meer intrinsieks dat wetenschappers jarenlang is ontsnapt.
Pas door de schittering van Albert Einstein konden we deze correlatie tussen massa en energie volledig begrijpen. Voer E = mc in2. Deze ogenschijnlijk eenvoudige algebraïsche formule vertegenwoordigt de correlatie van energie met materie (energie-equivalent van een bepaalde hoeveelheid massa). Velen hebben ervan gehoord, maar niet veel mensen begrijpen wat het inhoudt. Veel mensen weten niet hoeveel energie er in de materie zit. Dus, gedurende de volgende paar minuten, zal ik proberen je de omvang van je eigen persoonlijke potentiële energie-equivalent over te brengen.
Eerst moeten we deze vergelijking opsplitsen. Wat betekenen elk van de letters? Wat zijn hun waarden? Laten we het van links naar rechts opsplitsen:
E vertegenwoordigt de energie, die we meten in Joules. Joules is een SI-meting voor energie en wordt gemeten als kilogram x meter in het kwadraat per seconde in het kwadraat [kg x m2/ s2]. Dit alles betekent in wezen dat een joule van energie gelijk is aan de kracht die wordt gebruikt om een specifiek object 1 meter in dezelfde richting te bewegen als de kracht.
m vertegenwoordigt de massa van het opgegeven object. Voor deze vergelijking meten we massa in kilogram (of 1000 gram).
c vertegenwoordigt de snelheid van het licht. In een vacuüm beweegt het licht met 186,282 mijl per seconde. In de wetenschap gebruiken we echter het SI (International System of Units), daarom gebruiken we metingen van meters en kilometers in plaats van voeten en mijlen. Dus wanneer we onze berekeningen voor licht doen, gebruiken we 3,00 × 108m / s, of liever 300.000.000 meter per seconde.
Dus wat de vergelijking eigenlijk zegt, is dat voor een specifieke hoeveelheid massa (in kilogram), als je het vermenigvuldigt met de snelheid van het kwadraat van het licht (3,00 × 108)2, krijg je de energie-equivalent (Joules). Dus wat betekent dit? Hoe kan ik me hiermee verhouden en hoeveel energie zit er in materie? Nou, hier komt het leuke gedeelte. We staan op het punt een experiment uit te voeren.
Hiervoor hebben we geen dure apparatuur nodig en ook geen groot laboratorium. Alles wat we nodig hebben is simpele wiskunde en onze verbeelding. Voordat ik verder ga, wil ik erop wijzen dat ik deze vergelijking in zijn meest basale vorm gebruik. Er zijn veel complexere afgeleiden van deze vergelijking die voor veel verschillende toepassingen worden gebruikt. Het is ook vermeldenswaard dat wanneer twee atomen samensmelten (zoals waterstof fuseren tot helium in de kern van onze ster), slechts ongeveer 0,7% van de massa wordt omgezet in totale energie. Voor onze doeleinden hoeven we ons hier geen zorgen over te maken, aangezien ik gewoon de ongelooflijke hoeveelheden energie illustreer die uw equivalentie in massa vormen, en niet de fusie illustreer van al uw massa die in energie verandert.
Laten we beginnen met het verzamelen van de gegevens, zodat we deze in onze vergelijking kunnen invoeren. Ik weeg ongeveer 190 pond. Nogmaals, aangezien we SI-eenheden in de wetenschap gebruiken, moeten we dit omrekenen van pond naar gram. Hier is hoe we dit doen:
1 Josh = 190 pond
1 lbs = 453,6 g
Dus 190 pond × 453,6 g / 1 lbs = 86,184 g
Dus 1 Josh = 86,184g
Aangezien onze meting voor E in Joules is, en Joule meeteenheden kilogram x vierkante meter per seconde in het kwadraat zijn, moet ik mijn massa in gram omrekenen naar mijn massa in kilogram. We doen dat op deze manier:
86.184 g × 1 kg / 1000 g = 86,18 kg.
Dus 1 Josh = 86,18 kg.
Nu ik in de juiste maateenheid voor massa zit, kunnen we de waarden in de vergelijking steken en zien wat we krijgen:
E = mc2
E = (86,18 kg) (3,00 x 108Mevrouw)2
E = 7,76 x 1018 J
Dat ziet er als volgt uit: 7.760.000.000.000.000.000 of ongeveer 7,8 miljoen joules energie.
Dit is ongelooflijk veel energie. Het lijkt echter nog steeds erg vaag. Wat betekent dat nummer? Hoeveel energie is dat echt? Laten we dit experiment voortzetten en iets zoeken waarmee we dit kunnen meten, om ons te helpen deze hoeveelheid energie in perspectief te plaatsen.
Laten we eerst onze energie omzetten in een gelijkwaardige meting. Iets waar we ons mee kunnen identificeren. Hoe klinkt TNT? Ten eerste moeten we een gemeenschappelijke meeteenheid voor TNT identificeren. De kiloton. Nu zien we hoeveel kiloton TNT er in 1 joule zit. Na een beetje zoeken vond ik een conversieverhouding waarmee we precies dit kunnen doen:
1 joule = 2,39 × 10-13 kiloton explosieven. Dit betekent dat 1 joule energie gelijk is aan .000000000000239 kiloton TNT. Dat is een heel klein aantal. Een betere manier om deze relatie te begrijpen, is door die verhouding om te draaien om te zien hoeveel Joules energie er in 1 kiloton TNT zit. 1 kiloton TNT = 4,18 × 1012 Joules of liever 4.184.000.000.000 Joules.
Nu we onze conversieratio hebben, gaan we de wiskunde doen.
1 Josh (E) = 7,76 x 1018 J
7,76 x 1018 J x 1 kT TNT / 4,18 x 1012 J = 1.856.459 kiloton TNT.
Dus, ter afsluiting van ons experiment met kleine gedachten, ontdekken we dat slechts één mens ongeveer de equivalent is van 1,86 MILJOEN kiloton TNT aan energie. Laten we dat nu in perspectief plaatsen, alleen om de enorme hoeveelheid kracht die deze gelijkwaardigheid werkelijk is, te belichten.
De bom die Nagasaki in Japan tijdens de Tweede Wereldoorlog verwoestte, was verwoestend. Het bracht een stad binnen enkele seconden op de grond en eindigde de oorlog in de Stille Oceaan. Die bom was ongeveer 21 kiloton explosieven. Dat betekent dus dat ik, 1 mens, 88.403 keer meer explosieve energie in mij heb dan een bom die een hele stad verwoestte ... en dat geldt voor ieder mens.
Dus als je iemand hoort vertellen dat je echt potentieel hebt, antwoord dan dat ze geen idee hebben ...
