Relación entre materia y energía
La relación entre materia y energía viene dada, según la teoría de la relatividad, por la velocidad de la luz. Albert Einstein fue el pionero en proponer esta hipótesis en el año 1905. La teoría relativista de Einstein relaciona a la materia y a la energía mediante la siguiente ecuación: E = M x C2; donde E: Energía, M: Masa y C: velocidad de la luz, ésta última tiene un valor estimado de 300.000.000 m/s.
Según la fórmula de Einstein, la energía equivalente (E) se puede calcular multiplicando la masa (m) de un cuerpo por la velocidad de la luz al cuadrado. A su vez, la velocidad de la luz al cuadrado es igual a 9 x 1016 m/s, lo cual implica que la relación entre masa y energía es proporcional a un factor de multiplicación sumamente alto.
La variación de la masa de un cuerpo es directamente proporcional a la energía emanada del proceso de conversión, e inversamente proporcional al cuadrado de la velocidad de la luz.
Ya que la velocidad de la luz viene dada por un número de varias cifras, la fórmula de Einstein enuncia que aunque se trate de un objeto con una masa pequeña en reposo, éste tiene una cantidad importante de energía en su haber.
Esta transformación se da en una proporción muy desequilibrada: por 1 Kg de materia que se transforme en otro estado, se obtienen 9 x 1016 Julios de energía. Este es el principio de funcionamiento de las centrales nucleares y de las bombas atómicas.
Este tipo de transformaciones hacen posible que en un sistema ocurra un proceso de conversión de energía en el cual, parte de la energía intrínseca del cuerpo cambia en forma de energía térmica o de luz radiante. Este proceso, a su vez, también implica una pérdida de masa.
Por ejemplo, durante la fisión nuclear, en la que el núcleo de un elemento pesado (como el uranio) se divide en dos fragmentos de menor masa total, la diferencia de masa es liberada al exterior en forma de energía.
La alteración de la masa tiene importancia a nivel atómico, esto demuestra que la materia no es una cualidad inalterable del cuerpo, y, que por lo tanto la materia “puede llegar a desaparecer”, al ser liberada al exterior en forma de energía.
De acuerdo a estos principios físicos, la masa aumenta en función de la velocidad con la cual se desplaza una partícula. De allí el concepto de masa relativista.
Si un elemento está en movimiento, se genera una diferencia entre el valor inicial de energía (energía en reposo) y el valor de energía que posee mientras el cuerpo está en movimiento.
Así mismo, dada la teoría relativista de Einstein, también se genera una variación en la masa del cuerpo: la masa del cuerpo en movimiento es mayor que la masa del cuerpo cuando éste se encontraba en reposo.
La masa del cuerpo en reposo, también es denominada masa intrínseca o invariante, ya que no cambia su valor, ni siquiera bajo condiciones extremas.
La materia es la sustancia material que constituye la totalidad del universo observable y, junto a la energía, ambos elementos constituyes la base de todos los fenómenos físicos.
La relación entre materia y energía expresada en la teoría de Einstein sobre la relatividad, sienta las bases de la física moderna de principios de siglo XX.
Referencias
- De la Villa, D. (2011). Relación materia y energía. Lima, Perú. Recuperado de: micienciaquimica.blogspot.com.
- Encyclopædia Britannica, Inc. (2017). Matter. Londres, Inglaterra. Recuperado de: britannica.com.
- La ecuación de Einsten (2007). Madrid, España. Recuperado de: Sabercurioso.es.
- Strassler, M. (2012). Mass and energy. Nueva Jersey, EEUU. Recuperado de: profmattstrassler.com.
- Wikipedia, La Enciclopedia Libre (2017).Equivalencia entre masa y energía. Recuperado de: es.wikipedia.org.