Skillnad mellan energi och materia

Huvudskillnad - energi mot materia

Energi och materia är två grundläggande begrepp inom fysik. Dessa begrepp är djupa och ofta abstrakta. Därför är det inte möjligt att göra en tydlig, direkt jämförelse. Klassiskt är materia "definierat" som "allt som har massa och rymmer utrymme" medan energi beskrivs som "förmågan att göra arbete". Men dessa är inte fullständiga beskrivningar. På en grundläggande nivå, vi kan säga att huvudskillnad mellan energi och materia är det som betyder att "objekt" medan energi avser a fast egendom som ett föremål skulle kunna ha ^[1].

Vad är materia

Det är svårt att ge en enkel definition till "materia"^[1]. Som nämnts ovan har materia traditionellt beskrivits som "saker som har massa och upptar utrymme". Det finns emellertid flera problem med att detta ska vara en strikt definition. Till exempel i kvantmekanik finns situationer där två partiklar tekniskt kan uppta samma utrymme. Å andra sidan finns kraftbytespartiklar som har massa (som W och Z bosoner) som ofta inte anses vara "materia". I den här artikeln kommer vi att överväga att vara saker av kvarkar och leptoner (igen, detta bör inte tas på allvar eftersom det eventuellt utesluter mörk materia!).

Vad är energi

I stor utsträckning kan energi delas in i tre typer: massenergi, kinetisk energi och potentiell energi. Massenergi hänvisar till energin i samband med massa av ett objekt. Om ett objekt har en massa , då energin associerad med den här massan ges av Einsteins berömda ekvation som beskriver massenergiekvivalens:

var  är ljusets hastighet i vakuum.

Einstein upptäckte det grundläggande förhållandet mellan massa och energi.

Kinetisk energi är den energi som ett objekt har på grund av dess rörelse. Ju snabbare ett objekt rör sig, ju mer kinetisk energi har den. I klassisk fysik ges kinetisk energi ofta av . I relativitet definieras dock kinetisk energi i förhållande till objektets momentum, .

Potentiell energi är den energi som en partikel har på grund av sättet som det interagerar med andra partiklar. Olika typer av potentiell energi innefattar potentiell gravitationsenergi (för massiva partiklar i gravitationsfält) och elektrisk potentiell energi (för laddade partiklar i elektriska fält).

De total energi för en fri partikel-d.v.s. en partikel som inte interagerar (så att den inte har någon energi i form av potentiell energi), ges av summan av massa och kinetiska energier:

Förmodligen är det viktigaste begreppet i klassisk fysik lag för bevarande av energi. Detta säger att den totala energin i ett isolerat system är bevarat. Det betyder att energi inte kan skapas eller förstöras, utan det kan bara vara konverterad från en form till en annan. Även om uttalandet låter kvalitativt har det fasta matematiska rötter i Noeters teorem utvecklad av den tyska matematikern Emmy Nother.

Arbetet av Emmy Noether (1882 - 1935) hjälpte avslöja de matematiska lagar som ligger till grund för bevarande av energi.

Skillnad mellan energi och materia

Grundläggande definition:

Materia beskriver ett objekt. 

Energi beskriver a fast egendom som ett objekt har.

Klassisk definition:

Traditionellt, materia har beskrivits som "saker som har massa och upptar utrymme". 

Energi har beskrivits som "förmågan att göra arbete".

referenser:

1. Strassler, M. (2012, 12 april). Matter och energi: En falsk dikotomi. Hämtad 29 september 2015, från av särskild betydelse: 

Image Courtesy

"Albert Einstein" av Oren Jack Turner (United States Library of Congress) [Public Domain], via Wikimedia Commons

"Porträtt av Emmy Noether", författare okänd [Public Domain], via Wikimedia Commons