خورشید فروزان – E=mc2

 

می‌خواهیم یک حساب سرانگشتی ای انجام دهیم که قبلاً یک آقای دیگر هم انجام داده و کلی ناامید شده! آقای ژول! ببینیم داستان چه بوده ....

 قدیم ندیم ترها ... زمانی که داروین نظریه تکامل خود را ارائه داد .... راستی اصلاً نظریه تکامل چیه؟

 خیلی خلاصه نظریه تکامل می‌گوید که به وجود آمدن انسانها آخرین قدم از طی مسیری است که با به وجود آمدن اولین موجودات زنده تک سلولی آغاز شده است. به عبارت دیگر آن اول اول یک موجود تک سلولی به وجود آمده و بعد از آن این سلولها کنار هم موجودات بسیار ریز توی آبها را که تنها چند سلول دارند تشکیل داده اند و بعد این موجودات با کامل شدن تدریجی تبدیل به موجودات آبزی پیچیده تر شدند و بعد آنها با تکامل تدریجی و تغییر خصوصیات باز پیچیده تر و پیچیده تر شدند و بعد باز هم ... خلاصه ماهیها به وجود آمده و بعد ماهی‌ها کم کم توانایی آمدن به خشکی را پیدا کردند: خزنده‌ها و دوزیست‌ها و بعد ... خلاصه در آخرش، ما یعنی انسانها به وجود آمدیم. این یک توضیح خلاصه و ناقص در رابطه با نظریه تکامل بود.

 حالا ما کاری با جزئیات نداریم. این داستان که آقای داروین گفته اند، یعنی همین سیر که یک تک سلولی طی کرده است تا به انسان تبدیل شده مسیری بسیار طولانی هست. در واقع تکامل هر گونه به گونه جدیدتر و متفاوت چندین هزار سال زمان احتیاج دارد. پس طی کل این مسیر زمان بسیار زیادی می‌خواهد.

 با یک حساب سرانگشتی که زیست شناسها انجام داده اند طی این مسیری حدود یک میلیارد سال طول می‌کشد. یعنی حداقل حداقل از روز تولد اولین تک سلولی یک میلیارد سال می‌گذرد.

 ( البته با فرض درست بودن این نظریه! )

 خوب ... آهان آن زمانها که داروین این حرفها را می‌زده، مردم هنوز با واکنشهای هسته ای آشنا نبودند. و حتی فکر می‌کردند که خورشید مجموعه ای از یک سوخت خوب هست که سالیان درازی است که با سوختن انرژی تولید می‌کند.

 اما مشکلی که پیش می‌آمد این بود که اگر نظریه داروین درست می‌بود از عمر زمین باید بیش از یک میلیارد سال گذشته باشد و البته پس حتماً عمر دنیا هم بیش از یک میلیارد سال است. و خورشید حداقل یک میلیارد سال است که می‌سوزد.

 ( توجه کنید که وجود خورشید و انرژی تابشی آن نقشی کلیدی در نظریه تکامل و اصلاً به وجود آمدن آن تک سلولی اولیه داشته است. )

 آقای ژول با یک حساب سرانگشتی نشان داد که غیر ممکن است که خورشید اینقدر پیر باشد؛ یعنی 1 میلیارد سال از عمر سوختن آن گذشته باشد. البته باز هم یادآوری کنیم که آن زمان مردم فکر می‌کردند که در خورشید مثلاً چیزی مثل ذغال سنگ درحال سوختن است.

 حالا ما هم حسابهای ژول را تکرار می‌کنیم.

 توان تابشی خورشید در سطح زمین در حدود 104*104وات بر متر مربع است یعنی هر متر مربع از زمین حدود 104ژول انرژی در هر ثانیه دریافت می‌کند. این انرژی را به سادگی با آزمایش می‌توان اندازه گرفت.

 اما انرژی که زمین از خورشید می‌گیرد که بسیار کوچکی از کل انرژی تابشی خورشید است.

 می توان این کسر را حساب کرد. خورشید در همه جهات می‌تابد و می‌توان فرض کرد که انرژی تابشی خورشید در همه جهات یکسان است. پس اگر در هر نقطه دیگری غیر از زمین اما در همین فاصله، یعنی روی کره ای به شعاع فاصله زمین تا خورشید و به مرکز خورشید بایستیم همان توان تابشی که زمین دریافت می‌کنیم را دریافت خواهیم کرد. البته هر چه از خورشید دور شویم توان تابشی کمتر می‌شود اما ما مقدار توان در واحد سطح را در فاصله زمین تا خورشید می‌دانیم. برای اینکه توان تابشی کل را بدانیم کافی است این توان تابشی در واحد سطح اندازه گیری شده یعنی 104*10 w/m24 را در مساحت کره ای به شعاع فاصله خورشید تا زمین ضرب کنیم. آن وقت توان کل خورشید به دست می‌آید.

 فاصله زمین تا خورشید 8 دقیقه نوری است. یعنی 8 دقیقه طول می‌کشد تا نور از خورشید به زمین برسد. سرعت نور هم 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است پس فاصله زمین تا خورشید:

 

( ثانیه / متر 108*3)*( 60 ثانیه / دقیقه ) * ( 8 دقیقه ) = Res

 

≈14*1010m

 

و مساحت کره ای که شعاع آن اینقدر باشد تقریباً برابر S=4πR2≈2.6*1023m2 است. و توان تابشی کل خورشید یعنی انرژی آزاد شده در واحد زمان برابر توان در واحد سطح ضرب در این سطح است:

 

(متر مربع 1023*206)*(متر مربع / وات 104*104) = P

 W1027*306 =

 

یعنی در هر ثانیه 1027*306 ژول انرژی توسط خورشید تابیده می‌شود. حالا بیایید کل انرژی ای را که خورشید در طول 1 میلیارد سال آزاد می‌کند، حساب کنیم. یک میلیارد سال تقریبا 107*3 ثانیه است.

 پس 1 میلیارد سال برابر 1016*3 ثانیه است و کل انرژی آزاد شده در این هم سال برابرJ 1044*101=( ثانیه 1016*3) * ( ثانیه / ژول 1027*3.6 ) = E

 است واقعاً انرژی زیادی است.... هر کیلو گرم نفت اگر تقریباً کامل بسوزد حدود 107 ژول انرژی آزاد می‌کند.

 پس برای تولید انقدر انرژی اگر مثلاً در خورشید چیزی مثل نفت بسوزد باید تا به حال در حدود M=101*1044/107=101*1037kgنفت سوخته باشد. برای به دست آورن حجم این قدر نفت کافی است این جرم را به چگالی نفت تقسیم کنیم که تقریباً برابر چگالی آب و حدود 1000kg/m3 است.

 حجم این مقدار ماده سوختنی حدود 1034 متر مکعب می‌شود. که می‌شود حجم کره ای به شعاع حدودی 1011 متر. یادتان است فاصله زمین تا خورشید چند متر بود؟ حدود 1011*104 متر. تصور کنید خورشیدی که شعاعش به اندازه فاصله زمین تا خورشید باشد، یعنی تقریباً اگر ما دستمان را دراز می‌کردیم می‌خورد به خورشید. حال سیاره هایی که از ما به خورشید نزدیکترند، بماند!

 پس با فرض اینکه در خورشید ماده ای می‌سوزد، نظریه داروین به سادگی رد می‌شود. چون عمر جهان آنقدر نمی تواند طولانی باشد که فرصت کافی برای تکامل داشته باشیم.

 اما خوب امروز ما می‌دانیم که در خورشید چیزی نمی سوزد بلکه طی یک فرآیند هسته ای دو مولکول هیدروژن به یک مولکول هلیوم تبدیل شده و مقداری کمی جرم به مقدار زیادی انرژی تبدیل می‌شود طوری که E=mc2 که m جرم گم شده و E انرژی است C هم سرعت نور است. یعنی اگر 1 گرم ماده گم شود در حدود 1013 ژول انرژی بدست می‌آید. با این فرض اگر جرم خورشید در یک میلیارد سال پیش را حساب کنیم اوضاع خیلی بد نخواهد شد.

 پس دسته کم نظریه داروین را به این روش نمی توان رد کرد...

 ******************************************************************************************

 فرمول E=mc2 مربوط به انیشتین است و چنین می گوید.

اگر جسمی بتواند در بازه مشخص با سرعت نور به حركت درآید انژی برابر با E خواهد داشت. بیان دیگر این فرمول چنین است: اگر جسمی به جرم m با سرعت نور به حركت درآید به انرژی تبدیل می شود

******************************************************************************************

 E=mc2 یعنی اگر به اندازه ی E به سیستمی انرژی بدهیم جرم ان را به اندازه ی E÷C2 افزایش داده ایم.

یک مسئله ی جالب برای درک این فرمول وجود دارد.

یک اتم را در نظر بگیرید.ما جرم پروتون و نوترون و الکترون را می دانیم.اگر برای پیدا کردن جرم یک اتم جرم کل پروتون ها و نوترونها و الکترون های ان را با هم جمع کنیم عددی بدست می اید که همیشه از عددی که دستگاه های دقیق نشان می دهند کمتر است.

دلیل ان را می شود با این فرمول توضیح داد.همه ی شما می دانید که انرژی هسته ای انرژی است که اجزای هسته را در کنار هم نگه می دارد و تنها فرق عدد نشان داده شده توسط دستگاه ها و عددی که ما از طریق جمع اجزای سازنده ی اتم بدست اوردیم اینست که ما انرژی هسته ای را به عنوان جرم محاسبه نکردیم در صورتی که دستگاه ها این انرژی را هم به عنوان جرم حساب می کنند.

 

فرمولی که اقای زمانی اثبات کرد را به این شکل در نظر بگیرید:(فرمول را از راست به چپ بخوانید)

انرژی جنبشی=انرژی کل-انرژی سکون

برای اینکه این فرمول بهتر درک شود می توان مثال زیر را در نظر گرفت.

جسمی را در نظر بگیرید که ساکن است.در این حالت انرژی جسم از رابطه ی زیر بدست می اید:

انرژی اولیه=جرم جسم در حال سکون*سرعت نور*سرعت نور

حال فرض کنید با صرف یک انرژِی ان را به جنبش در اورده ایم.این انرژِ ی که ما صرف به جنبش در اوردن

اجسام می کنیم انرژی جنبشی نامیده می شود.

برای بدست اوردن دقیق این انرژِی جنبشی نسبیتی باید از فرمولE=MC2 استفاده کرد.زیرا همانطور که در ابتدا گفتم هرگونه افزایش انرژی باعث افزایش جرم می شود.در این مثال هم انرژی جسم را افزایش داده ایم و هم جرم ان را اما به دلیل اینکه ما دستگاه انرژی سنج نداریم ولی دستگاه جرم سنج داریم باید با استفاده از تغیرات جرم که برایمان قابل اندازه گیری است تغیرات انرژِ ی جسم را بدست اورده که همان انرژِی جنبشی می باشد.

و طبق فرمول E=MC2 تغیرات انرژِی جسم به واسطه ی تغیرات جرم ان است چون در این فرمول سرعت نور ثابت است و تنها چیزی که می تواند انرژی را تغیر دهد همان تغیر جرم است.

پس می توان گفت:

انرژِ ی جنبشی نسبیتی=انرژِی ذره در حال جنبش-انرژی ذره در حال سکون

نتیجه می گیریم که:

انرژِ جنبشی نسبیتی = تغیرات انرژِی جسم

و همان طور که گفتم تغیر انرژِی به واسطه ی تغیر جرم صورت می گیرد و می توان گفت:

انرژِی جنبشی نسبیتی= (تغیر جرم جسم نسبت به حال سکون)*سرعت نور*سرعت نور

 ******************************************************************************************

 این هم اثباتش:تو این لینك ببینین

 

http://i36.tinypic.com/im144o.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100%

.

.

.

 

 

 

 

دیگر پاسخ ها

.

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.    87/7/17 (17:23)

سلام

 E=MCبه توان دو فرمول انرژی فوتون است و در سالهای بالاتر کاربرد دارد

 

 

..

 

 

 

 

 

 

 

 

2.    87/7/17 (17:31)

سلام دوست خوبم

 این فرمول برای محاسبه رابطه انرژی و جرم هست.

 این یعنی اینکه به ازای یک کیلو گرم جرم میشه 90000000000000000 ژول انرژی تولید کرد.

 البته این در صورتیه که بتونی جرم و به انرژی تبدیل کنی.

 کاربردشم تو فیزیک هسته ای و فوزیون و فیسیون هستش.

 مثل همین راکتور های هسته ای.

 و البته در کیهان شناسی هم ازش استفاده می کنن. مثلا اینکه خورشید تا کی هست؟ یا فلان ستاره تا کی می تونه باقی بمونه. عمرش چقدره و غیره.

 

همین قدر میدونم.

 

 

با تشکر

 شاهین

 

 

..

 

 

 

 

 

 

 

 

3.    87/7/17 (17:31)

با سلام

 E = mc^2 یکی از فرمول های اصلی نظریه نسبیت است و به این معنی است که انرژی (E) برابر مقدار جرم(M) در ثابت C (سرعت نور ) به توان دو است . از این فرمول اصل پایستگی جرم و انرژی نتیجه می شود . یعنی مقدار مشخصی انرژی می تواند به جرم تبدیل شود و برعکس

 

 

 

..

 

 

 

 

 

 

 

 

4.    87/7/17 (20:04)

خیلی خلاصه و مختصر : جرم و انرژی صورتهای مختلف یک کمیت فیزیکی اند..

 

 

..

 

 

 

 

 

 

 

 

5.    87/7/17 (21:58)

این فرمول فرمول تبدیل جرم به انرژیه.ولی هیچ توجیهی برای اینکه چرا سرعت نور رو به توان دو رسوندن و در جرم ضرب کردن نداره.

 جالب اینکه از نظر ابعادی هم اصلا درست نیست!

 

 

..

 

 

 

 

 

 

 

 

6.    87/7/18 (13:28)

این فرمول فرمول جرم به انرژی انیشتنه که طبق نظر انیشتن اگر جرم جسمی یه هر طریقی از بین بره {توضیح اینکه طبق قانون پایستگی جرم ......جرم هیج گاه از بین نمی رود } ولی اگربه هر طریقی از بین برود به انرژی تبدیل میشه eدر فرمول انرژی بر حسب Kjو mجر جسم یا مقدار از بین رفته cسرعت نور چیزی د ر حدود 3000000000کلیلومتر در ساعت اگه بازم را هنمایی خواستی به من سر بزن {در ضمن این فرمول در راکنتور های هم جوشی هسته ای یا فزیونی کار برد داره }

 

 

..

 

 

 

 

 

 

 

 

7.    87/7/18 (17:00)

yani energy mosaviye jerm

 yani energu mitune be jerm tabdil beshe va jerm mitune be energy tabdil beshe

 yani ensan mitune be energy tabdil beshe va dar madari harkat kone ke zaman nagzare va pir nashe va age bekhad 2bare mitune be jerm tabdil beshe va be surate adi zendegi kone

 

 

..

 

 

 

 

 

 

 

 

8.    87/7/20 (08:49)

سلام فرید جون خوبی

 خوب برخی از دوستان چیزهایی گفتند که درست هست ولی منظور از این فرمول این است که انرژی و جرم قابل تبدیل شدن به هم هستند یا به عبارت دیگر انرژی و جرم یک چیز را بیان می کنند و موارد استفاده ان در فیزیک کوانتوم و نسبیت هست جایی که از سرعتهای بالا صحبت می شود و در فیزیک کلاسیک جایی ندارد. البته در اینجا نمی شه با چند جمله این رو بیان کرد و اگر رشته دانشگاهیت فیزیک بود اینا رو بهتر می فهمی

موفق باشید

 رای یادت نره

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: