Verschil tussen energie en materie

Belangrijkste verschil - Energie versus materie

Energie en materie zijn twee fundamentele concepten in de natuurkunde. Deze concepten zijn diep en vaak abstract. Daarom is het niet mogelijk om een ​​duidelijke, directe vergelijking te maken. Klassiek wordt materie "gedefinieerd" als "alles dat massa heeft en ruimte inneemt" terwijl energie wordt omschreven als "het vermogen om werk te doen". Dit zijn echter geen volledige beschrijvingen. Op een basisniveau, we zouden kunnen zeggen dat het grootste verschil tussen energie en materie is dat de kwestie verwijst naar "objecten" terwijl energie verwijst naar a eigendom die een object zou kunnen hebben ^[1].

Wat is materie

Het is moeilijk om een ​​duidelijke definitie te geven van "kwestie"^[1]. Zoals hierboven vermeld, wordt materie traditioneel omschreven als "dingen die massa hebben en ruimte innemen". Er zijn echter verschillende problemen om dit als een strikte definitie te beschouwen. In de kwantummechanica zijn er bijvoorbeeld situaties waarin twee deeltjes technisch gezien dezelfde ruimte kunnen innemen. Aan de andere kant zijn er krachtuitwisselingsdeeltjes met massa (zoals W en Z-bosonen) die niet vaak als "materie" worden beschouwd. Voor de toepassing van dit artikel beschouwen we materie als dingen die zijn gemaakt van quarks en leptonen (nogmaals, dit moet niet serieus worden genomen omdat het mogelijk donkere materie uitsluit)!.

Wat is energie

In grote lijnen kan energie worden onderverdeeld in drie soorten: massale energie, kinetische energie en potentiële energie. Massa-energie verwijst naar de energie die is geassocieerd met de massa- van een object. Als een object een massa heeft , dan de energie geassocieerd met die massa wordt gegeven door Einstein's beroemde vergelijking beschrijven massale energie-equivalentie:

waar  is de snelheid van het licht in een vacuüm.

Einstein ontdekte de fundamentele relatie tussen massa en energie.

Kinetische energie is de energie die een object heeft door zijn beweging. Hoe sneller een object beweegt, hoe meer kinetische energie het heeft. In de klassieke fysica wordt kinetische energie vaak gegeven door . In relativiteit is kinetische energie echter gedefinieerd in termen van het momentum van het object, .

Potentiële energie is de energie die een deeltje heeft door de manier waarop het interageert met andere deeltjes. Verschillende soorten potentiële energie omvatten zwaartekracht potentiële energie (voor massieve deeltjes in zwaartekrachtvelden) en elektrische potentiële energie (voor geladen deeltjes in elektrische velden).

De totale energie voor een vrij deeltje-d.w.z. een deeltje dat geen interactie heeft (zodat het geen energie heeft in de vorm van potentiële energie), wordt gegeven door de som van massa en kinetische energieën:

Misschien wel het belangrijkste concept in de klassieke natuurkunde is het wet van behoud van energie. Dit stelt dat de totale energie in een geïsoleerd systeem is geconserveerd. Dit betekent dat energie niet kan worden gemaakt of vernietigd, maar dat het alleen kan zijn geconverteerde van de ene vorm naar de andere. Hoewel de verklaring kwalitatief klinkt, heeft het stevige wiskundige wortels in De stelling van Noether ontwikkeld door de Duitse wiskundige Emmy Nother.

Werk van Emmy Noether (1882 - 1935) heeft geholpen de wiskundige wetten bloot te leggen die ten grondslag liggen aan het behoud van energie.

Verschil tussen energie en materie

Basisdefinitie:

Er toe doen beschrijft een voorwerp. 

Energie beschrijft een eigendom die een object bezit.

Klassieke definitie:

traditioneel, er toe doen is beschreven als "dingen die massa hebben en ruimte innemen". 

Energie is beschreven als "het vermogen om werk te doen".

Referenties:

1. Strassler, M. (2012, 12 april). Materie en energie: een valse dichotomie. Opgewaardeerd op 29 september 2015, van Of Particular Significance: 

Afbeelding Met dank

"Albert Einstein" door Oren Jack Turner (Library of Congress van de Verenigde Staten) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Portrait of Emmy Noether", auteur onbekend [Public Domain], via Wikimedia Commons