Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Sự tương đương khối lượng–năng lượng”

Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào

Nội tuyến

Phiên bản lúc 12:24, ngày 21 tháng 7 năm 2023

Trong vật lý học, sự tương đương khối lượng–năng lượng là mối quan hệ giữa khối lượng và năng lượng trong hệ quy chiếu nghỉ của một hệ, trong đó, hai đại lượng chỉ khác nhau bởi một hằng số nhân và đơn vị đo lường.^[1]^[2] Nguyên lý này được mô tả bởi công thức của nhà vật lý Albert Einstein $E=mc^{2}$ , trong đó E là năng lượng, m là khối lượng, và c là tốc độ ánh sáng trong chân không.^[3] Trong một hệ quy chiếu mà hệ đang chuyển động, năng lượng tương đối tính và khối lượng tương đối tính của nó (thay vì khối lượng nghỉ) tuân theo cùng một công thức.

Công thức xác định năng lượng $E$ của một hạt trong hệ quy chiếu nghỉ của nó là tích của khối lượng ( $m$ ) với bình phương tốc độ ánh sáng ( $c 2$ ). Vì tốc độ ánh sáng là một con số lớn (xấp xỉ 300.000 km/s hay 186.000 dặm/s) nên công thức ngụ ý rằng một lượng nhỏ "khối lượng nghỉ", được đo khi hệ đứng yên, tương ứng với một lượng năng lượng khổng lồ, không phụ thuộc vào thành phần của vật chất.

Einstein là người đầu tiên đề xuất sự tương đương khối lượng–năng lượng vào năm 1905. Nguyên lý này xuất hiện lần đầu trong Quán tính của một vật có phụ thuộc vào năng lượng trong nó? (Does the inertia of a body depend upon its energy-content?), một trong những annus mirabilis paper của ông.^[4]

Ứng dụng

Ứng dụng vào vật lý hạt nhân

Năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng tối thiểu cần thiết để phân tách hạt nhân nguyên tử thành các phần cấu tạo nên chúng.^[5] Khối lượng của một nguyên tử nhỏ hơn tổng khối lượng của các phần cấu tạo nên chúng do lực hút của lực hạt nhân mạnh.^[6] Sự khác biệt giữa hai khối lượng được gọi là độ hụt khối lượng và có liên quan đến năng lượng liên kết thông qua công thức của Einstein.^[6]^[7]^[8]

Một phân tử nước nặng hơn một chút so với hai nguyên tử hydro tự do và một nguyên tử oxy. Sự chênh lệch khối lượng cực nhỏ là năng lượng cần thiết để tách phân tử thành ba nguyên tử riêng lẻ (chia cho $c 2$ ), được tỏa ra dưới dạng nhiệt khi phân tử hình thành (nhiệt này có khối lượng). Tương tự như vậy, về lý thuyết, một thanh thuốc nổ nặng hơn một chút so với các mảnh vỡ sau vụ nổ; trong trường hợp này, chênh lệch khối lượng là năng lượng và nhiệt lượng tỏa ra khi thuốc nổ phát nổ. Sự thay đổi khối lượng như vậy chỉ có thể xảy ra trong môi trường mở, năng lượng và khối lượng được phép thoát ra ngoài. Do đó, nếu một thanh thuốc nổ được cho nổ trong một buồng kín, khối lượng của buồng và các mảnh vỡ, nhiệt, âm thanh và ánh sáng vẫn sẽ bằng khối lượng ban đầu của buồng và thuốc nổ. Về lý thuyết, điều này cũng sẽ xảy ra ngay cả với một quả bom hạt nhân, nếu nó có thể được giữ trong một chiếc hộp lý tưởng có sức mạnh vô hạn, không bị vỡ hoặc bị truyền bức xạ ra ngoài.^{[note 1]}

Ghi chú

Tham khảo

^ Serway, Raymond A.; Jewett, John W.; Peroomian, Vahé (5 tháng 3 năm 2013). Physics for scientists and engineers with modern physics (ấn bản 9). Boston, MA. tr. 1217–1218. ISBN 978-1-133-95405-7. OCLC 802321453.
^ Günther, Helmut; Müller, Volker (2019), Günther, Helmut; Müller, Volker (biên tập), Special Theory of Relativity: Einstein's World in New Axiomatics Einstein's Energy–Mass Equivalence Kiểm tra giá trị |url= (trợ giúp) (bằng tiếng Anh), Singapore: Springer, tr. 97–105, doi:10.1007/978-981-13-7783-9_7, ISBN 978-981-13-7783-9, S2CID 209978258, lưu trữ bản gốc ngày 21 tháng 2 năm 2021, truy cập ngày 14 tháng 10 năm 2020
^ Bodanis, David (2009). E=mc^12!: A Biography of the World's Most Famous Equation . Bloomsbury Publishing. preface. ISBN 978-0-8027-1821-1.
^ Einstein, A. (1905), “Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?”, Annalen der Physik, 18: 639–643, doi:10.1002/andp.19053231314. Xem thêm bản dịch tiếng Anh.
^ Rohlf, James William. (1994). Modern physics from [alpha] to Z⁰ (ấn bản 1). New York: John Wiley. tr. 20. ISBN 978-0-471-57270-1. OCLC 29563946.
^ ^a ^b Rösch, Frank (2019), Lewis, Jason S.; Windhorst, Albert D.; Zeglis, Brian M. (biên tập), “The Basics of Nuclear Chemistry and Radiochemistry: An Introduction to Nuclear Transformations and Radioactive Emissions”, Radiopharmaceutical Chemistry (bằng tiếng Anh), Cham: Springer International Publishing, tr. 27–61, doi:10.1007/978-3-319-98947-1_3, ISBN 978-3-319-98947-1, S2CID 134052082, truy cập ngày 14 tháng 10 năm 2020
^ Serway, Raymond A. (5 tháng 3 năm 2013). Physics for scientists and engineers with modern physics. Jewett, John W., Peroomian, Vahé. (ấn bản 9). Boston, MA. tr. 1419. ISBN 978-1-133-95405-7. OCLC 802321453.
^ Frisch, David H; Thorndike, Alan M (1964). Elementary particles (bằng tiếng Anh). Princeton, N.J.: D. Van Nostrand. tr. 11–12. OCLC 222569.
^ Taylor, Edwin F. (1992). Spacetime physics: introduction to special relativity. Wheeler, John Archibald, 1911-2008. (ấn bản 2). New York: W.H. Freeman. tr. 248–249. ISBN 978-0-7167-2327-1. OCLC 25165077.

Liên kết ngoài

The Equivalence of Mass and Energy – Entry in the Stanford Encyclopedia of Philosophy
Living Reviews in Relativity Lưu trữ 2016-12-27 tại Wayback Machine – An open access, peer-referred, solely online physics journal publishing invited reviews covering all areas of relativity research.
A shortcut to E=mc² – An easy to understand, high-school level derivation of the E=mc² formula.
Einstein on the Inertia of Energy – MathPages

Lỗi chú thích: Đã tìm thấy thẻ <ref> với tên nhóm “note”, nhưng không tìm thấy thẻ tương ứng <references group="note"/> tương ứng, hoặc thẻ đóng </ref> bị thiếu

[Serway1217-1] Serway, Raymond A.; Jewett, John W.; Peroomian, Vahé (5 tháng 3 năm 2013). Physics for scientists and engineers with modern physics (ấn bản 9). Boston, MA. tr. 1217–1218. ISBN 978-1-133-95405-7. OCLC 802321453.

[Günther-2] Günther, Helmut; Müller, Volker (2019), Günther, Helmut; Müller, Volker (biên tập), Special Theory of Relativity: Einstein's World in New Axiomatics Einstein's Energy–Mass Equivalence Kiểm tra giá trị |url= (trợ giúp) (bằng tiếng Anh), Singapore: Springer, tr. 97–105, doi:10.1007/978-981-13-7783-9_7, ISBN 978-981-13-7783-9, S2CID 209978258, lưu trữ bản gốc ngày 21 tháng 2 năm 2021, truy cập ngày 14 tháng 10 năm 2020

[famous-3] Bodanis, David (2009). E=mc^12!: A Biography of the World's Most Famous Equation . Bloomsbury Publishing. preface. ISBN 978-0-8027-1821-1.

[inertia3-4] Einstein, A. (1905), “Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?”, Annalen der Physik, 18: 639–643, doi:10.1002/andp.19053231314. Xem thêm bản dịch tiếng Anh.

[5] Rohlf, James William. (1994). Modern physics from [alpha] to Z⁰ (ấn bản 1). New York: John Wiley. tr. 20. ISBN 978-0-471-57270-1. OCLC 29563946.

[radiopharm-6] Rösch, Frank (2019), Lewis, Jason S.; Windhorst, Albert D.; Zeglis, Brian M. (biên tập), “The Basics of Nuclear Chemistry and Radiochemistry: An Introduction to Nuclear Transformations and Radioactive Emissions”, Radiopharmaceutical Chemistry (bằng tiếng Anh), Cham: Springer International Publishing, tr. 27–61, doi:10.1007/978-3-319-98947-1_3, ISBN 978-3-319-98947-1, S2CID 134052082, truy cập ngày 14 tháng 10 năm 2020

[7] Serway, Raymond A. (5 tháng 3 năm 2013). Physics for scientists and engineers with modern physics. Jewett, John W., Peroomian, Vahé. (ấn bản 9). Boston, MA. tr. 1419. ISBN 978-1-133-95405-7. OCLC 802321453.

[8] Frisch, David H; Thorndike, Alan M (1964). Elementary particles (bằng tiếng Anh). Princeton, N.J.: D. Van Nostrand. tr. 11–12. OCLC 222569.

[9] Taylor, Edwin F. (1992). Spacetime physics: introduction to special relativity. Wheeler, John Archibald, 1911-2008. (ấn bản 2). New York: W.H. Freeman. tr. 248–249. ISBN 978-0-7167-2327-1. OCLC 25165077.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[note 1]

@@ Dòng 7: / Dòng 7: @@
 Einstein là người đầu tiên đề xuất sự tương đương khối lượng–năng lượng vào năm 1905. Nguyên lý này xuất hiện lần đầu trong ''Quán tính của một vật có phụ thuộc vào năng lượng trong nó?'' (''Does the inertia of a body depend upon its energy-content?''), một trong những [[Annus mirabilis paper|''annus mirabilis'' paper]] của ông.<ref name="inertia3">{{chú thích|author=Einstein, A.|title=Ist die Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig?|journal=[[Annalen der Physik]]|volume=18|pages=639–643|year=1905|doi=10.1002/andp.19053231314}}. Xem thêm [http://www.fourmilab.ch/etexts/einstein/E_mc2/www/ bản dịch tiếng Anh.]</ref>
-==Ứng dụng vào vật lý hạt nhân==
+== Ứng dụng ==
+=== Ứng dụng vào vật lý hạt nhân ===
-[[Max Planck]] chỉ ra rằng công thức tương đương khối lượng năng lượng ngụ ý rằng các hệ thống ràng buộc sẽ có khối lượng nhỏ hơn tổng các thành phần của chúng, một khi năng lượng liên kết đã được phép thoát ra. Tuy nhiên, Planck đã suy nghĩ về các phản ứng hóa học, trong đó năng lượng liên kết quá nhỏ để đo lường. Einstein cho rằng các vật liệu phóng xạ như radium sẽ cung cấp một bài kiểm tra về lý thuyết, nhưng mặc dù một lượng lớn năng lượng được giải phóng trên mỗi nguyên tử trong radium, do thời gian bán rã của chất này (1602 năm), chỉ một phần nhỏ các nguyên tử radium phân rã trong một khoảng thời gian có thể đo được bằng thực nghiệm.
+[[Năng lượng liên kết hạt nhân]] là năng lượng tối thiểu cần thiết để phân tách [[hạt nhân nguyên tử]] thành các phần cấu tạo nên chúng.<ref>{{Cite book|url=https://www.worldcat.org/oclc/29563946|title=Modern physics from [alpha] to Z⁰|last=Rohlf|first=James William.|date=1994|publisher=John Wiley|isbn=978-0-471-57270-1|edition=1st|location=New York|page=20|oclc=29563946}}</ref> Khối lượng của một [[nguyên tử]] nhỏ hơn tổng khối lượng của các phần cấu tạo nên chúng do lực hút của [[lực hạt nhân mạnh]].<ref name="radiopharm">{{Citation|last=Rösch|first=Frank|title=The Basics of Nuclear Chemistry and Radiochemistry: An Introduction to Nuclear Transformations and Radioactive Emissions|date=2019|url=https://doi.org/10.1007/978-3-319-98947-1_3|work=Radiopharmaceutical Chemistry|pages=27–61|editor-last=Lewis|editor-first=Jason S.|place=Cham|publisher=Springer International Publishing|language=en|doi=10.1007/978-3-319-98947-1_3|isbn=978-3-319-98947-1|access-date=2020-10-14|editor2-last=Windhorst|editor2-first=Albert D.|editor3-last=Zeglis|editor3-first=Brian M.|s2cid=134052082}}</ref> Sự khác biệt giữa hai khối lượng được gọi là ''độ hụt khối lượng'' và có liên quan đến năng lượng liên kết thông qua công thức của Einstein.<ref name="radiopharm" /><ref>{{Cite book|title=Physics for scientists and engineers with modern physics.|last=Serway, Raymond A.|date=5 March 2013|others=Jewett, John W., Peroomian, Vahé.|isbn=978-1-133-95405-7|edition=9th|location=Boston, MA|page=1419|oclc=802321453}}</ref><ref>{{Cite book|url=https://www.worldcat.org/oclc/222569|title=Elementary particles|last1=Frisch|first1=David H|last2=Thorndike|first2=Alan M|date=1964|publisher=D. Van Nostrand|location=Princeton, N.J.|pages=11–12|language=en|oclc=222569}}</ref>
+Một [[phân tử]] [[nước]] nặng hơn một chút so với hai nguyên tử [[hydro]] tự do và một nguyên tử [[oxy]]. Sự chênh lệch khối lượng cực nhỏ là năng lượng cần thiết để tách phân tử thành ba nguyên tử riêng lẻ (chia cho {{math|''c''<sup>2</sup>}}), được tỏa ra dưới dạng nhiệt khi phân tử hình thành (nhiệt này có khối lượng). Tương tự như vậy, về lý thuyết, một thanh thuốc nổ nặng hơn một chút so với các mảnh vỡ sau vụ nổ; trong trường hợp này, chênh lệch khối lượng là năng lượng và nhiệt lượng tỏa ra khi thuốc nổ phát nổ. Sự thay đổi khối lượng như vậy chỉ có thể xảy ra trong môi trường mở, năng lượng và khối lượng được phép thoát ra ngoài. Do đó, nếu một thanh thuốc nổ được cho nổ trong một buồng kín, khối lượng của buồng và các mảnh vỡ, nhiệt, âm thanh và ánh sáng vẫn sẽ bằng khối lượng ban đầu của buồng và thuốc nổ. Về lý thuyết, điều này cũng sẽ xảy ra ngay cả với một quả [[bom hạt nhân]], nếu nó có thể được giữ trong một chiếc hộp lý tưởng có sức mạnh vô hạn, không bị vỡ hoặc bị truyền [[bức xạ]] ra ngoài.{{refn|See Taylor and Wheeler<ref>{{Cite book|last=Taylor, Edwin F.|url=https://www.worldcat.org/oclc/25165077|title=Spacetime physics: introduction to special relativity |date=1992|publisher=W.H. Freeman|others=Wheeler, John Archibald, 1911-2008.|isbn=978-0-7167-2327-1|edition=2nd|location=New York|oclc=25165077|pages=248–249}}</ref> for a discussion of mass remaining constant after detonation of nuclear bombs, until heat is allowed to escape.|name="A. Wheeler, 1992. pp. 248"|group=note}}
-Sau khi hạt nhân được phát hiện, các nhà thí nghiệm nhận ra rằng năng lượng liên kết rất cao của hạt nhân nguyên tử sẽ cho phép tính toán năng lượng liên kết của chúng, đơn giản là từ sự khác biệt khối lượng. Nhưng phải đến khi phát hiện ra [[neutron]] vào năm 1932 và việc đo khối lượng neutron, phép tính này mới thực sự có thể được thực hiện (xem năng lượng liên kết hạt nhân để tính toán ví dụ). Một lát sau, máy gia tốc [[Cockcroft]] từ Walton tạo ra phản ứng biến đổi đầu tiên (7
-Li + 1
-p → 2 4
-He), xác minh công thức của Einstein với độ chính xác là ± 0,5%. Năm 2005, [[Rainville]] và cộng sự. đã công bố một thử nghiệm trực tiếp về sự tương đương năng lượng của khối lượng bị mất trong năng lượng liên kết của neutron với các nguyên tử của các đồng vị silic và lưu huỳnh đặc biệt, bằng cách so sánh khối lượng bị mất với năng lượng của [[tia gamma]] phát ra liên quan đến sự bắt giữ neutron. Sự mất mát khối lượng liên kết đã thỏa thuận với năng lượng tia gamma với độ chính xác là ± 0,00004%, thử nghiệm chính xác nhất của E = mc² cho đến nay.
+== Ghi chú ==
-Công thức tương đương khối lượng năng lượng được sử dụng để hiểu các phản ứng [[phân hạch hạt nhân]] và ngụ ý lượng năng lượng lớn có thể được giải phóng bằng phản ứng chuỗi phân hạch hạt nhân, được sử dụng trong cả [[vũ khí hạt nhân]] và [[năng lượng hạt nhân]]. Bằng cách đo khối lượng của các hạt nhân nguyên tử khác nhau và trừ đi từ số đó tổng khối lượng của các [[proton]] và neutron khi chúng có trọng lượng riêng, người ta sẽ có được năng lượng liên kết chính xác có sẵn trong hạt nhân nguyên tử. Điều này được sử dụng để tính toán năng lượng được giải phóng trong bất kỳ phản ứng hạt nhân nào, như sự khác biệt trong tổng khối lượng của các hạt nhân đi vào và thoát khỏi phản ứng.
+{{Ghi chú}}
 ==Tham khảo==

x t s Albert Einstein
Sự nghiệp khoa học	Thuyết tương đối hẹp Lịch sử Thuyết tương đối rộng Giới thiệu Lịch sử Tương đương khối lượng-năng lượng Chuyển động Brown Hiệu ứng quang điện Thuyết chất rắn của Einstein Nguyên lý tương đương Phương trình trường Einstein Bán kính Einstein Liên hệ Einstein (thuyết động học) Hằng số vũ trụ Ngưng tụ Bose-Einstein Thống kê Bose–Einstein Tương quan Bose–Einstein Thuyết Einstein–Cartan Phương trình Einstein–Infeld–Hoffmann Hiệu ứng Einstein–de Haas Nghịch lý EPR Tranh luận Bohr-Einstein Những khảo cứu không thành công Lưỡng tính sóng–hạt Sóng hấp dẫn Nghịch lý lá trà
Các bài báo	Các bài báo ''Năm kỳ diệu'' (1905) Khảo sát về lý thuyết chuyển động Brown (1905) Relativity: The Special and the General Theory (1916) Thế giới như tôi thấy (sách) (1934) Bức thư Einstein–Szilárd (1939) Tại sao Chủ nghĩa xã hội? (1949) Tuyên ngôn Russell–Einstein (1955)
Gia đình	Pauline Koch (mẹ) Hermann Einstein (bố) Maja Einstein (em gái) Mileva Marić (vợ cả) Elsa Einstein (vợ hai) Lieserl Einstein (con gái) Hans Albert Einstein (con trai) Eduard Einstein (con trai) Bernhard Caesar Einstein (cháu nội) Evelyn Einstein (cháu nội) Thomas Martin Einstein (chắt, con của Bernhard)
Giải thưởng mang tên Einstein	Giải thưởng Albert Einstein Huy chương Albert Einstein Giải Khoa học thế giới Albert Einstein Giải Einstein Giải hòa bình Albert Einstein Giải thưởng Einstein cho khoa học laser
Khác	Quan điểm chính trị Quan điểm tôn giáo Máy làm lạnh của Einstein Bộ não Trong văn hóa Giải thưởng và vinh danh Danh sách Albert Einstein Dự án các bài viết của Einstein Einsteini 2001 Einstein
Thể loại Commons