الفيزياء

العلاقة التي تجمع بين المادة والطاقة

2002 في رحاب الكيمياء

الدكتور نزار رباح الريس , الدكتورة فايزة محمد الخرافي

KFAS

العلاقة التي تجمع بين المادة والطاقة الفيزياء

يهتم علم الكيمياء بالمادة وبالتغيرات التي تحدث لها .. فما هي المادة ؟ إنها كل ما له جوهر وشغل حيزا . 

وتوجد المادة في أحوال ثلاثة هي الحالة الصلبة والسائلة والغازية وتعرف هذه بأحوال المادة .  ويمكن للمادة أن توجد على اي من هذه الأحوال.

فالماء مادة سائلة … فإذا ما تحول إلى ثلج اصبح مادة صلبة .. وإذا سخنا الماء حتى الغليان تحول إلى غاز (بخار الماء) .

وتتميز المواد الصلبة بشكل وحجم محددين .  وهي تحتفظ بشكلها وحجمها دون تغيير إلى أن تؤثر عليها قوة خارجية تؤدي إلى تغيير في شكلها أو حجمها .

 

أما السؤال فإن لها حجماً محدداً ، لكن شكلها يعتمد على الإناء الذي يحتويها، والضغط لا يقلل حجم السائل . 

وجميع السوائل لها قابلية للتبخر أو التحول إلى الحالة الغازية ، لكن هذه القابلية تختلف من سائل لآخر ، فبعضها سهل التبخر مثل الاثير والكحول والبعض الآخر صعب التبخر مثل الزيوت المختلفة .

اما الغازات فليس لها شكل أو حجم محددين ، فالغاز يأخذ شكل الإناء الذي يحتويه ، وهو يشغل جميع الحجم أو الفراغ المتوافر له .  وعلى عكس السوائل والمواد الصلبة فإن للضغط تأثيراً كبيراً على الغازات .

وحينما نتحدث عن التغيرات التي تطرأ على المادة ، فلا بد لنا ان نتعرض لموضوع الطاقة التي تحدث هذه التغيرات . 

 

ومن الصعب علينا أن نعطي تعريفاً بسيطاً للطاقة لأنها توجد باشكال مختلفة . فهناك الطاقة الحرارية وطاقة الضوء والطاقة الكهربائية والكيميائية والميكانيكية والنووية وغيرها .

ويمكن للإنسان أن يحول الطاقة من شكل آخر ، فالطاقة الميكانيكية للمياه والشلالات يمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية باستخدام مولد كهربائي ، ويمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية أو حرارية .

ولا تتحول المادة من حالة إلى أخرى إلا بامتصاص الطاقة أو فقدانها ، فعندما يتحول الماء إلى ثلج تنطلق طاقة حرارية ويسمى هذا تغير مولد للحرارة وعلى العكس ، وعندما يتحول الثلج إلى ماء ،  فإن ذلك يصحبه امتصاص للطاقة وهذا ما يسمى بتغير ماص للحرارة . 

وعندما يحترق الخشب تنبعث طاقة ضوئية وحرارية ، وذلك نتيجة اتحاد كل من الهيدروجين والكربون في الخشب مع الأكسجين الجوي ليتكون الماء وثنائي أكسيد الكربون .

 

والآن وبعد أن تعرضنا لكل من المادة والطاقة .. يحق لنا أن نتساءل … هل هناك علاقة بين المادة والطاقة ؟

لقد عرف العلماء منذ قديم الزمان أن المادة يمكن أن تتحول من صورة إلى أخرى ،  وأن كمية المواد الداخلة في التفاعل او التغير مساوية لكمية المواد الناجمة عن هذا التغيير ، وقد عرف هذا بقانون حفظ المادة . 

ومن ناحية أخرى فإن بالإمكان تحويل الطاقة من شكل إلى آخر وأن كمية الطاقة الداخلية في هذا التغير تبقى ثابتة ، وقد عرف ذلك بقانون حفظ الطاقة .

 

ثم جاء البرت آينشتاين (Albert Einstein) ليعلن لأول مرة أن المادة والطاقة هما شيئان متكافئان عند ظروف معينة ، وتحت هذه الظروف يمكن تحويل إحداهما إلى الأخرى . 

ولقد عبر عن هذه العلاقة بالمعادلة البسيطة التالية : E= mc2 هي الطاقة ، m تعني الكتلة ، c هي سرعة الضوء .

ومن هنا يمكن القول إن كلا من قانوني حفظ المادة والطاقة هما في حقيقة الأمر قانون واحد ، ومن هنا فقد استعضنا عن هذين القانونين بقانون حفظ الكتلة – الطاقة . وهكذا نرى أن الطاقة مادة … وأن المادة طاقة … وذلك تحت ظروف معينة .

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
Loading cart ⌛️ ...
إغلاق
إغلاق