Unterschied zwischen Energie und Materie

Hauptunterschied - Energie vs. Materie

Energie und Materie sind zwei grundlegende Konzepte in der Physik. Diese Konzepte sind tief und oft abstrakt. Ein klarer, direkter Vergleich ist daher nicht möglich. Klassisch wird Materie als "alles definiert, was Masse hat und Raum einnimmt", während Energie als "Fähigkeit zur Arbeit" bezeichnet wird. Dies sind jedoch keine vollständigen Beschreibungen. Auf einer grundlegenden Ebene, wir könnten das sagen Hauptunterschied zwischen Energie und Materie ist die Materie bezieht sich auf "Objekte" wohingegen Energie bezieht sich auf a Eigentum das könnte ein Objekt haben ^[1].

Was ist los

Es ist schwierig, "Materie" einfach zu definieren.^[1]. Wie oben erwähnt, wird Materie traditionell als "Dinge beschrieben, die Masse haben und Raum beanspruchen". Es gibt jedoch mehrere Probleme, wenn man davon ausgeht, dass dies eine strikte Definition ist. In der Quantenmechanik gibt es beispielsweise Situationen, in denen zwei Teilchen technisch den gleichen Raum einnehmen könnten. Auf der anderen Seite gibt es Kraftaustauschpartikel mit einer Masse (wie W- und Z-Bosonen), die nicht oft als "Materie" betrachtet werden. Für den Zweck dieses Artikels betrachten wir Materie als aus Quarks und Leptonen bestehende Materie (dies sollte nicht ernst genommen werden, da dunkle Materie möglicherweise ausgeschlossen wird!).

Was ist Energie?

Im Großen und Ganzen kann Energie in drei Arten unterteilt werden: Massenenergie, kinetische Energie und potentielle Energie. Massenenergie bezieht sich auf die mit der Energie verbundene Energie Masse eines Objekts. Wenn ein Objekt eine Masse hat , dann die energie mit dieser Masse verbunden ist durch Einsteins berühmte Gleichung beschrieben Masse-Energie-Äquivalenz:

woher  ist die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum.

Einstein entdeckte die grundlegende Beziehung zwischen Masse und Energie.

Kinetische Energie ist die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Bewegung hat. Je schneller sich ein Objekt bewegt, desto mehr kinetische Energie hat es. In der klassischen Physik wird kinetische Energie oft durch gegeben . In der Relativitätstheorie wird die kinetische Energie jedoch als Impuls des Objekts definiert, .

Die potentielle Energie ist die Energie, die ein Partikel aufgrund seiner Wechselwirkung mit anderen Partikeln hat. Verschiedene Arten potentieller Energie umfassen potentielle Energie der Schwerkraft (für massive Teilchen in Gravitationsfeldern) und elektrische potentielle Energie (für geladene Teilchen in elektrischen Feldern).

Das Gesamtenergie für ein freies Teilchen-ein Teilchen, das nicht wechselwirkt (so dass es keine Energie in Form potentieller Energie hat), wird durch die Summe der Massen- und kinetischen Energien gegeben:

Das wichtigste Konzept der klassischen Physik ist wohl das Energieerhaltungssatz. Dies besagt, dass die Gesamtenergie in einem isolierten System erhalten bleibt. Das heißt, dass Energie nicht erzeugt oder zerstört werden kann, sondern nur umgewandelt von einer Form zur anderen. Obwohl die Aussage qualitativ klingt, hat sie feste mathematische Wurzeln in Noethers Theorem entwickelt vom deutschen Mathematiker Emmy Nother.

Die Arbeit von Emmy Noether (1882 - 1935) half dabei, die mathematischen Gesetze aufzuzeigen, die der Energieerhaltung zugrunde liegen.

Unterschied zwischen Energie und Materie

Grundlegende Definition:

Angelegenheit beschreibt ein Objekt. 

Energie beschreibt a Eigentum dass ein Objekt besitzt.

Klassische Definition:

Traditionell, Angelegenheit wurde beschrieben als "Dinge, die Masse haben und Raum einnehmen". 

Energie wurde als "die Fähigkeit, Arbeit zu tun" beschrieben.

Verweise:

1. Strassler, M. (2012, 12. April). Materie und Energie: Eine falsche Dichotomie. Abgerufen am 29. September 2015 von besonderer Bedeutung: 

Bild mit freundlicher Genehmigung

"Albert Einstein" von Oren Jack Turner (Kongressbibliothek der Vereinigten Staaten) [Public Domain], über Wikimedia Commons

"Porträt von Emmy Noether", unbekannter Autor [Public Domain], über Wikimedia Commons