Повна енергія - студопедія

доданок
(5)
називається повною енергією частинки. Повна енергія частки, що покоїться дорівнює. Її називають енергією спокою. Цю енергію можна виділити. Як це зробити? Фізики встановили, що у кожної частинки є пара - античастинка. Наприклад, у електрона античастинкою є позитрон. Він в усіх відношеннях, крім заряду, схожий на електрон. Античастинки мають заряд протилежний заряду свого двійника. При з'єднанні частинки з античастинкою відбувається анігіляція, одним з результатів якої може бути народження електромагнітної хвилі. Енергія виниклої хвилі дорівнює повній релятивістської енергії взаємодіючих частинок, що включає і енергію спокою.

Завдання 3. Якби вдавалося зберігати і потім керовано витрачати енергію, що виділяється при анігіляції, то на скільки часу експлуатації в квартирі вистачило б одного міліграма антиматерії? (Вважайте, що місячний витрата електроенергії дорівнює 500 кВт × год.)

Вираз (5) нагадує теорему Піфагора. При прискоренні частки її імпульс зростає, як катет прямокутного трикутника, а повна енергія зростає, як гіпотенуза. Енергія спокою - не залежить від розгону катет. При невеликих швидкостях приріст імпульсу призводить до малих змін енергії, тому що у дуже низьких трикутників гіпотенуза майже дорівнює горизонтальному катету. Це випадок повільних рухів (звичайна механіка Ньютона). Потім енергія починає рости швидше і швидше. При швидкостях, близьких до швидкості світла, трикутник сильно витягнутий вгору: в такому трикутнику гіпотенуза майже дорівнює вертикальному катета. Тобто при швидкому русі стирається різниця між енергією і імпульсом (помноженим на швидкість світла): E »pc. До такої міри розігнані частинки називають ультрарелятивістських.

Повна енергія частинки найбільш компактно записується через релятивістську масу m у вигляді
E = mc2. (6)
Це знаменита формула Ейнштейна. Вона встановлює факт тож-дественності енергії і маси частинок.

У ліву частину рівняння (5) входять всі види енергії - не тільки кінетична, а й потенційна енергія взаємодії. Так, відомо, що для руйнування атомних ядер, що складаються з протонів і нейтронів, потрібно зробити певну роботу. Це означає, що енергія розібраного ядра більше цілого ядра. З цієї причини маса ядра завжди менше сумарної маси складових частинок. Різниця між сумарною масою складових частинок і масою ядра називається дефектом маси.

Завдання 4. Який відсоток становить дефект маси ядра кисню від повної маси, якщо його маса дорівнює 16 а.е.м. Маса протона, 1.00759 а.е.м. маса нейтрона, 1.00898 а.е.м. Яку роботу (в електронвольтах) треба зробити, щоб розібрати ядро ​​на складові частини?
1 а.е.м = 1,66 × 10-27кг.