La relazione tra materia ed energia è data, secondo la teoria della relatività, dalla velocità della luce. Albert Einstein fu il pioniere nel proporre questa ipotesi nel 1905. La teoria relativistica di Einstein mette in relazione materia ed energia attraverso la seguente equazione: E = M x C 2 ; dove E: Energia, M: Massa e C: velocità della luce, quest'ultima ha un valore stimato di 300.000.000 m / s.
Secondo la formula di Einstein, l'energia equivalente (E) può essere calcolata moltiplicando la massa (m) di un corpo per la velocità della luce al quadrato. A sua volta, la velocità della luce al quadrato è pari a 9 x 10 16 m / s, il che implica che il rapporto tra massa ed energia è proporzionale a un fattore di moltiplicazione estremamente elevato.
La variazione della massa di un corpo è direttamente proporzionale all'energia emanata dal processo di conversione e inversamente proporzionale al quadrato della velocità della luce.
Poiché la velocità della luce è data da un numero di diverse cifre, la formula di Einstein afferma che sebbene sia un oggetto con una piccola massa a riposo, ha una quantità significativa di energia sotto la cintura.
Questa trasformazione avviene in una proporzione molto sbilanciata: per 1 kg di materia che si trasforma in un altro stato si ottengono 9 x 10 16 Joule di energia. Questo è il principio di funzionamento delle centrali nucleari e delle bombe atomiche.
Questo tipo di trasformazione rende possibile un processo di conversione dell'energia in un sistema in cui parte dell'energia intrinseca del corpo cambia sotto forma di energia termica o luce radiante. Questo processo, a sua volta, comporta anche una perdita di massa.
Ad esempio, durante la fissione nucleare, in cui il nucleo di un elemento pesante (come l'uranio) è diviso in due frammenti di massa minore, la differenza di massa viene rilasciata all'esterno sotto forma di energia.
L'alterazione della massa è importante a livello atomico, questo dimostra che la materia non è una qualità inalterabile del corpo, e che quindi la materia "può scomparire" quando viene rilasciata all'esterno sotto forma di energia.
Secondo questi principi fisici, la massa aumenta in funzione della velocità con cui si muove una particella. Da qui il concetto di massa relativistica.
Se un elemento è in movimento, si genera una differenza tra il valore energetico iniziale (energia a riposo) e il valore energetico che possiede mentre il corpo è in movimento.
Allo stesso modo, data la teoria relativistica di Einstein, si genera anche una variazione nella massa del corpo: la massa del corpo in movimento è maggiore della massa del corpo quando era a riposo.
La massa del corpo a riposo è anche chiamata massa intrinseca o invariante, poiché non cambia il suo valore, nemmeno in condizioni estreme.
La materia è la sostanza materiale che costituisce la totalità dell'universo osservabile e, insieme all'energia, entrambi gli elementi costituiscono la base di tutti i fenomeni fisici.
La relazione tra materia ed energia, espressa nella teoria della relatività di Einstein, pone le basi della fisica moderna all'inizio del XX secolo.
Riferimenti
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