|
|
Page:44
5 . 6 הגדרת האנרגיה ניסוח חוק שימור האנרגיה הכללי הוא אחת ההצלחות המרשימות ביותר של הפיסיקה . העובדה שבכל פעם שנתגלתה צורה חדשה של אנרגיה , היא השתלבה בחוק שימור 5 . 5 פרפטואום מובילה בעבר הושקעו מאמצים רבים בניסיונות לבנות מכונה שתפעל כלי הפסק בלא שיהיה צורך לספק לה אנרגיה . מכונה היפותטית זו כונתה בשם פךפטואום מובילה ( תנועה מתמדת , בלטינית . ( כישלון המאמצים הללו הוא שהביא בסופו של דבר להכרה כי אי אפשר ליצור אנרגיה יש מאין , ולניסוח חוק שימור האנרגיה הכללי . 5 . 4 מסה ואנרגיה הרחבה דרמטית של חוק שימור האנרגיה נעשתה כאשר הוברר , בתחילת המאה העשרים , כי על פי תורת היחסות של איינשטיין , גם המסה היא צורה של אנרגיה . במילים אחרות : מסה יכולה להפוך לאנרגיה ואנרגיה יכולה להפוך למסה " . שער החליפין" בין האנרגיה לבין המסה נתון בנוסחה : E היא האנרגיה בג'אול — m , המסה בק"ג c - \ היא מהירות האור בריק ב מ \ ' שנ ) . ' דיון מפורט יותר במשוואה ( 5 . 1 ) ייערך בחלק השני של הקורס ( . משקילות המסה והאנרגיה נובע כי כאשר מערכת קולטת אנרגיה , המסה הכוללת שלה עולה , וכאשר היא פולטת אנרגיה , מסתה יורדת . למשל , המסה של מולקולת C 0 צריכה להיות קטנה מסכום המסות של האטום C והמולקולה . 0 אולם c הוא מספר גדול ( בערך 10 א 3 מי \ שני ) ולכן בתהליכים כימיים , הפרש המסה ( ששווה לאנרגיה שנפלטה או נקלטה , חלקי ( c הוא קטן עד כדי כך שאינו ניתן למדידה במכשירים העומדים לרשותנו . האנרגיות הכרוכות בתהליכים גרעיניים גדולות בחמישה או בשישה סדרי גודל ( כלומר פי מאה אלף עד מיליון ) מאלו הכרוכות בתגובות כימיות . לכן בפיסיקה גרעינית הפרשי המסה הנובעים מהקשר E = me הם גדולים יותר וניתן למדוד אותם . ואכן , עובדה מוכחת היא שהמסה של כל גרעין קטנה מסכום מסות החלקיקים המרכיבים אותו ( עליהם נלמד בחלק השני של הקורס . ( במקום שני חוקי שימור נפרדים , שאחד מהם קובע כי האנרגיה נשמרת , והשני קובע כי המסה נשמרת , יש לנסח חוק כללי יותר , שנכנה אותו חוק שימור האנרג » ה מסה . חוק זה קובע כי סכום האנרגיה והמסה במערכת סגורה ( שבינה לבין סביבתה אין חילופי מסה ואנרגיה ) נשמר קבוע ואינו משתנה עם הזמן . זאת בתנאי שאת כמות המסה במערכת "נתרגם" ליחידות אנרגיה בעזרת המשוואה E me , = מאחר שבתהליכים רבים השינויים במסה של המערכת , הנובעים מחילופי אנרגיה , הם קטנים מאוד , אפשר להמשיך להתייחס לחוק שימור האנרגיה ולחוק שימור המסה כאל שני חוקים נפרדים , המתקיימים בקירוב טוב מאוד בכל מערכת מכנית , בכל התהליכים הכרוכים בחילופי חום ובכל התגובות הכימיות . לכן בהמשך הקורס נוכל להתעלם משקילות המסה והאנרגיה ( המובעת במשוואה { E = me עד שנגיע לתורת היחסות ולתהליכים גרעיניים .
|
|