¿Cuál es la relación entre la materia y la 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 1905. La teoría relativista de Einstein relaciona la materia y la energía mediante la siguiente ecuación: E = M x C2, donde E: Energía, M: Masa y C: velocidad de la luz, esta 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, este tiene una cantidad importante de energía en su haber.
Esta transformación se da en una proporción muy desequilibrada: por 1 kilo 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.
Asimismo, 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 se encuentra 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 que forma todo lo que nos rodea, es todo aquello que tiene masa y ocupa un espacio. Así, la masa será la cantidad de materia que tiene un cuerpo. Por otra parte, la energía es la capacidad que tiene un sistema para realizar un trabajo o transferir calor.
Si un cuerpo tiene más energía significa que tiene más calor, y si se pone en contacto con un cuerpo frío, el caliente le transmitirá calor. Ambos elementos, la materia y la energía, forman la base de todas las relaciones dadas en el Universo, y de todos los fenómenos físicos.
Referencias
- Strassler, M. (2012). Mass and energy. Recuperado de profmattstrassler.com.
- (2017). Equivalencia entre masa y energía. Recuperado de es.wikipedia.org.