¿Cómo se puede convertir la materia en energía?

vamos a empezar desde la última pregunta:

¿Qué es la luz? La luz se refiere a una onda electromagnética. La luz visible, por ejemplo, es una onda EM de una frecuencia de 789Thz a 400THz (Terra Hertz), de violeta a rojo respectivamente.
La velocidad de la luz, en el vacío, recibe el símbolo ‘c’ y se define como 299,792,458 m / s
La materia se puede convertir en energía cuando se destruye completamente, y esto solo sucede cuando se produce una reacción nuclear. Esto podría ser tan simple como la descomposición radioactiva cuando una partícula subatómica desaparece efectivamente durante el proceso de descomposición (es decir, la masa de los resultados de la descomposición es menor que la masa del átomo antes de la descomposición). Esta materia cuando se destruye libera energía. Este procesado es el arnés de una manera controlada en un generador de energía nuclear, y de una manera muy destructiva en armas nucleares.
Einstein pudo probar que la masa es equivalente a la Energía con la siguiente fórmula: [math] E = mc ^ 2 [/ math] donde E es la Energía liberada, m es la masa que se destruye y c es la velocidad de la luz ( como se ha mencionado más arriba). Un resumen de cómo derivó esta fórmula se da aquí: Equivalencia masa-energía – Wikipedia

Aunque Einstein comenzó considerando la inercia de los objetos en movimiento, la equivalencia de la energía de masa no está relacionada con si la masa se está moviendo o si la masa está posicionada de manera tal que tenga energía potencial; Está enteramente relacionado con la destrucción del objeto.

Esta destrucción no se refiere a la conversión de la materia de una forma a otra, o cuando una sustancia está sujeta a una reacción química. En estos casos la masa todavía existe pero en otra forma. Si consideramos por un momento un objeto destruido por la quema. Si pudiera recolectar todas las cenizas, el humo, el vapor y todos los demás productos del fuego, podría analizar estos productos de desecho para identificar que existe toda la masa del objeto original pero que ha sufrido una reacción química con el oxígeno. en el aire. La energía liberada se debe a que se rompen los enlaces químicos y se forman otras.

En Einstein, la masa de energía está relacionada con la conversión completa de toda la materia en energía, como se mencionó, esta es una reacción nuclear de alguna forma.

Si consideramos una masa de 1 kg (no importa de qué está hecha) y encontramos un método para destruirla por completo, de modo que no haya un solo gramo de producto de desecho (sin cenizas, no hay humo) La ecuación de E = mc ^ 2 [/ math] nos muestra que para esta destrucción de 1kg de masa resultará en el lanzamiento de [math] 8 * 10 ^ {16} [/ math] Joules of Energy. Para comparación 1 tonelada de lanzamientos de TNT [math] 4.184 * 10 ^ 9 [/ math] Joules

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La relatividad nos dice que cada pieza de masa tiene, intrínsecamente, una forma de energía potencial conocida como energía de reposo. La cantidad de esta energía de reposo viene dada por su masa multiplicada por la velocidad de la luz (30 millones m / s) al cuadrado ([math] E = mc ^ 2 [/ math]). Dado que la velocidad de la luz (que es lo rápido que se mueve la luz en el vacío) es un número tan grande, incluso convertir una pequeña cantidad de masa en energía libera mucha energía. Por ejemplo, esto es lo que alimenta al Sol, o una bomba nuclear.

Entonces, ¿cómo uno libera esta energía? Resulta que eso es muy difícil, y requiere condiciones especiales.

Tomemos el ejemplo de la energía generadora del sol. Fundamentalmente, el Sol es un motor que fusiona 4 átomos de hidrógeno en 1 átomo de helio. Resulta que la masa de 4 átomos de hidrógeno es ligeramente mayor que la masa de 1 átomo de helio. Así que en el proceso, algo de masa ha desaparecido. Esta masa se convierte en energía, y es lo que alimenta al sol.

Pero, ¿cómo esta masa se convierte en energía? Lo que sucede en detalle es una serie de reacciones que, en el camino, liberan neutrinos y fotones (paquetes de luz). Este proceso se conoce como la cadena protón-protón.

De esto, puedes ver que en la primera etapa, algunos Neutrinos son liberados. Estos tienen energía cinética. Entonces, en el primer paso, parte de la energía restante se ha convertido en energía cinética. Además, se libera un positrón (que es un anti-electrón), que rápidamente encuentra otro electrón y, por lo tanto, se aniquila completamente, liberando energía térmica. Finalmente, en la segunda etapa, se liberan algunos fotones, que llevan la energía radiativa (esta es la luz que finalmente llega a la Tierra y nos da vida).

Recuerda, la energía se conserva. Entonces, toda esta energía cinética, térmica y radiativa tiene que venir de algún lugar. Al final, surge del hecho de que el átomo de helio al final tiene un poco menos de masa que los 4 átomos H iniciales, y esta masa se ha convertido en energía a través de [math] E = mc ^ 2 [/ math].

Pero como puede ver, es un proceso complicado que, en este caso, requiere un gas caliente de un millón de grados como el que se encuentra en el centro del Sol. Durante años, los científicos han estado tratando de desarrollar formas de extraer dicha energía de reposo a temperaturas a las que podemos acceder aquí en la Tierra; esto se llama fusión fría – Wikipedia. Esto nos daría una energía prácticamente ilimitada. Lamentablemente, hasta ahora no ha habido mucho progreso.

Pardhu Madipalli

Gracias por A2A.

Gracias a Romeel Davé por proporcionar una excelente imagen que me ahorra la búsqueda de una. Estoy usando números menos precisos de los que existen actualmente por simplicidad.

Si has realizado un curso de Física de la escuela secundaria, deberías haberte introducido a la versión más simple en papel, de agrupar dos átomos de deuterio para que se fusionen en un solo átomo de helio. El deuterio es un isótopo del hidrógeno que tiene un Neutrón ya unido a su Protón nativo. El tritio es el siguiente isótopo que contiene dos neutrones. En la tabla periódica, el hidrógeno tiene una masa atómica de 1.008. El helio luego sigue con dos protones y dos neutrones.

H2O es agua. D2O es agua pesada . T20 es agua pesada pesada .

La masa atómica de Deuterio es 2.014. La fusión de dos de estos átomos en un átomo de helio da una masa calculada de 4.028. La masa atómica de un átomo de helio es 4.003. Hemos perdido una masa de 0.025. Esa es la cantidad de masa que se “pierde” y se emite como energía.

Si quieres jugar con números reales en kg y julios, te recomiendo este sitio:

Una Explicación de los Fundamentos y Unidades.

David Vogel

Espontáneamente.

Cuando un neutrón se desintegra espontáneamente en un protón, y un electrón y un antineutrino electrónico, la diferencia en masa entre el neutrón original y sus productos de desintegración se convierte en las energías cinéticas de este último.

No puedes “hacer” que la materia se convierta en energía. A veces, puedes encontrar reacciones que deseen ocurrir y ayudarlas a organizar las circunstancias ideales para ellos, pero no existe una varita mágica que convierta la masa en energía.

Michelle Salinas

Dos formas, como fotones, neutrinos o alguna otra partícula sin masa (suponiendo que en realidad no tienen masa), y como subpartículas energéticas, es decir, con menos masa que la original y que tienen una alta velocidad. Ambos proporcionan impulso, que es lo que es la energía. No hay tal cosa como energía sin una partícula asociada, así que, por favor, intente captar ese concepto primero. Es muy útil para entender el mundo de las partículas.

Jakob

Primero sabes qué es la energía, es la capacidad o la capacidad de hacer un trabajo. Cuando usas aceite para crear energía para producir energía térmica para diferentes propósitos, como obtener electricidad o destilar agua salada, no lo hagas. Tenga en cuenta que el aceite es masa (materia dentro de cierto tamaño) convertida en energía térmica o si consume alimentos masivos que le proporcionan energía para hacer su trabajo, también la fisión nuclear convierte la masa en energía utilizada para diferentes propósitos. Sus actividades diarias lo someten a muchas Ejemplos de conversión de masa en energía. Piénsalo a tu alrededor.

Recuerda que E = mc ^ 2.

Michael Daniel

La forma más efectiva es aniquilar la materia con una cantidad equivalente de antimateria que permita la conversión de toda (anti) materia en energía en forma, por ejemplo, de radiación. Otra posibilidad es explotar la capacidad de aumentar la energía de enlace cuando se combinan tipos adecuados de materia como en el caso de fusión o incluso reacciones químicas. Otra posibilidad más es una fisión nuclear que explota la dependencia de la energía de enlace en el número de nucleones en un núcleo.

Pardhu Madipalli

Lo creas o no sucede cada vez que la configuración se enfría. La energía calorífica se emite a medida que la materia se enfría y la materia más fría pesa mucho menos en emitirla. Lo que esto me dice es que la masa es simplemente energía ralentizada. Los dos son iguales, uno a la velocidad de la luz y otro menos veloz. Esto hace que el hecho de que la luz que pasa por un extremo Mas esté curvada hacia esa dirección.

David Vogel

La fusión nuclear es un ejemplo para la conversión de materia en energía.

Esto se define como la combinación de 2 núcleos más ligeros para formar un núcleo más pesado. Este fenómeno se utiliza en reactores de fusión en Muy altas temperaturas para generar energía . Por lo general, los elementos se fusionarán para formar hierro o níquel.

Naturalmente , la fusión nuclear es el proceso que es responsable de la energía liberada por el Sol u otras estrellas. Aquí, 2 átomos de hidrógeno se fusionarán para formar un átomo de helio que tiene una masa nuclear más baja que los reactivos. Esta diferencia en la masa se convierte en energía según la ecuación de Einstein E = mc ^ 2.

Ali Abdulla

La materia tiene masa y la masa ya es una forma de energía.

¿Querías convertir esa energía de masa en otra forma de energía?

Una forma, sin usar antimateria, es a través de reacciones químicas o nucleares.

David Vogel

Sí. La energía química y nuclear son molestadas por una reducción en la masa del material que proporciona la energía. Con energía química como el combustible o una batería, la pérdida de energía es mínima. Se estima que un vehículo eléctrico Tesla aumenta de 2 a 3 microgramos de peso de carga, sin ningún cambio en el tipo y número de átomos constituyentes. Nuclear es más dramático, donde los átomos de helio en el sol pesan solo un 99.3% tanto como los 4 átomos de hidrógeno que formaron cada uno de ellos. La conversión definitiva de masa en energía se realiza con antimateria. Cuando toca la materia regular, toda la masa de ambos se convierte en energía. Afortunadamente, la mayor cantidad de antimateria que cualquiera ha podido encontrar tiene sobre la masa como una pequeña partícula de polvo.

Michelle Salinas

Las reacciones nucleares hacen esto (bombas y plantas de energía nuclear). No toda la masa de un átomo se convierte en energía, solo un poquito, pero eso corresponde a mucha energía.