sciencetalk

Volgens einsteins formule " E=mc^2 " kan materie omgezet worden in energie, dit gebeurt bijvoorbeeld bij kernfusie, zoals in de zon.

Maar dit zou betekenen dat alle materie langzaam omgezet wordt in energie. Is het proces om omkeerbaar, dus dat energie weer in massa kan veranderen?

zoja, hoe?

Helium is een stof die ontstaat na de kernfusie van waterstof, kan uit helium ook energie gehaald worden?

Volgens de massa-energierelatie (bij het grote publiek bekend onder de vorm van Einsteins bekende formule \(E = mc^2\)) zijn massa en energie equivalent (gelijkwaardig) en in zekere zin onderling uitwisselbaar.

Het proces dat jij beschrijft is dus inderdaad omkeerbaar. Als voorbeeld zal ik het proces annihilatie nemen, waarbij een subatomair deeltje en diens antideeltje bij elkaar gebracht worden en elkaar 'vernietigen'. Hierbij komt zeer veel energie vrij: de massa van beide deeltjes wordt omgezet in energie.

Het 'tegenovergestelde' proces wordt aangeduid met de Engelse term pair production. Hierbij worden een subatomair deeltje en diens antideeltje aangemaakt uit (meestal) een foton. Hierbij wordt dus energie omgezet in massa.

PS: Het is niet helemaal correct om te zeggen dat massa is omgezet in energie (of omgekeerd), aangezien deze energie reeds aanwezig was in het lichaam. Er wordt dus eigenlijk inwendige energie - die wij waarnemen als massa - omgezet in uitwendige energie (of omgekeerd).

Ok dankje, gelukkig een antwoord waar ik op hoopte.

Maar ben nog niet helemaal gerustgesteld.

Bij bijna elk proces, behalve endotherme reacties, komt wel warmte vrij. en warmte verdeelt zich.

Bijvoorbeeld je hebt 1 molecuul die 100 graden Kelvin is en je hebt 4 omringende moleculen die 0 graden zijn, dan wordt de warmte verdeeld over de 5 moleculen, dus de moleculen zijn nu allemaal ongeveer 20 graden.

Het omgekeerde proces (5 moleculen van 20 graden maken 1 molecuul 100 graden) gebeurt niet.

begrijp je een beetje waar ik heen wil? De energie wordt steeds minder toepasbaar, ook al was alles 500 graden kelvin dan zou er nog geen energieverschil zijn en dus niet toepasbaar. Uiteindelijk is er geen verschil meer.

Mijn vraag is: Is het waar dat het relatieve energieverschil tussen alles langzaam verdwijnt? dan zou er uiteindelijk toch ook geen leven meer kunnen bestaan?

Bijvoorbeeld je hebt 1 molecuul die 100 graden Kelvin is en je hebt 4 omringende moleculen die 0 graden zijn, dan wordt de warmte verdeeld over de 5 moleculen, dus de moleculen zijn nu allemaal ongeveer 20 graden.

Enkele randopmerkingen: alhoewel we over 'graden Celsius' en 'graden Fahrenheit' spreken, is het niet 'graden kelvin', maar gewoonweg 'kelvin'. Je zegt dus niet * '100 graden kelvin', maar wel '100 kelvin' Het waarom vind je

begrijp je een beetje waar ik heen wil? De energie wordt steeds minder toepasbaar, ook al was alles 500 graden kelvin dan zou er nog geen energieverschil zijn en dus niet toepasbaar. Uiteindelijk is er geen verschil meer.

Niet echt. Bedoel je dat na verloop van tijd alles dezelfde temperatuur zal hebben?

Hmm het is lastig uit te leggen, warmte verdeelt zich en dus ja, na verloop van tijd zal alles dezelfde temperatuur hebben.

Doordat alles dezelfde temperatuur heeft kan je er eigenlijk niets mee. Je kan er niet echt energie uit onttrekken, wat je sowieso al niet goed kunt met warmte.

Wat ik eigenlijk wou weten is of je wel op een goede manier energie eruit kan halen of dat je alle energie op 1 bepaald punt weer kan focussen.

Maar ik zelf t antwoord al een beetje; als er door de temperatuur een endotherme reactie optreedt(dat geen evenwichtsreactie is), zet je warmte eigenlijk om in chemische energie. De moleculen die deze chemische energie bevatten kan je natuurlijk samenbrengen en dan heb je de energie weer gefocussed op 1 punt.

of zie ik weer iets over het hoofd?

btw dankjewel voor de correctie.

ja, na verloop van tijd zal alles dezelfde temperatuur hebben

Je redenering is wel natuurkundig verantwoord, maar je moet in het achterhoofd houden dat er ook chemische en mechanische energie wordt geproduceerd, bijvoorbeeld compressie-energie bij een meteorietinslag of de hete lava in de aarde.

De kernfusie komt op gang als er op een bepaalde plaats door gravitatie voldoende waterstof verzamelt.

Er wordt dus ook nog warmte gevormd op bepaalde plaatsen, waardoor de verdeling van energie in het universum nooit uniform zal zijn.

Je punt over "zal dan uiteindelijk alle materie in energie worden omgezet" geeft mij wel stof tot nadenken. Toen het heelal gevormd werd, was het zo heet (10^27 K) dat er materie uit gevormd werd. Ik denk dat er enkel bij zo'n immense temperaturen deeltjes gevormd kunnen worden.

In alle waarschijnlijkheid wordt alle materie uiteindelijk energie. Er zijn een aantal verschillende theorien wat er met het universum zou kunnen gebeuren. De dood van het universum, staat op de wikipedia ook veel over. Misschien dat het universum weer op zichzelf instort (is een beetje achterhaald volgens mij, weinig mensen geloven hier nog in). Het uitdijen zou langzamer gaan en uiteindelijk stoppen om vervolgens in elkaar te storten als een soort big-crunch. Op dat moment wordt het universum steeds warmer, en heter en compacter. Langzaam aan zullen alle elementen verdampen en uiteindelijk plasma worden, quark-gluonen plasma en uiteindelijk energie worden. Dus dan komt jouw verhaal uit.

Een andere theorie is dat protonen (waar alle deeltjes van gemaakt zijn) niet helemaal stabiel zijn, en wellicht na 10e50 jaar uit elkaar vallen en dan dus in energie veranderen. Hier is echter nog nooit experimenteel bewijs voor gevonden, dus dat is nog erg hypothetisch. Ook hier worden we energie.

Een andere theorie is dat uiteindelijk alle grote zonnen in zwarte gaten zullen vallen en elkaar zullen aantrekken. Kijk er zit in het midden van ons melkwegstelsel waarschijnlijk een bijzonder groot zwart gat, wat alles naar zich toe zuigt. Dat zal alleen maar groter worden en harder gaan zuigen. Uiteindelijk zullen alle melkwegstelsels elkaar aantrekken en zal alles in de zwarte gaten zuigen. Zwarte gaten, zullen in alle waarschijnlijkheid gaan verdampen op een ontzettend langzame wijze. Ze stoten dan licht deeltjes uit, en verliezen een klein beetje energie. Dit wordt Hawking straling genoemd naar de bedenker Steven Hawking. Dit is echter zeer speculatief omdat een zwart gat nog nooit direct waargenomen is (omdat het zwart is), er zijn wel hele sterke aanwijzingen dat er een aantal op een flinke afstand staan. Die Hawking straling is echter VEEL te zwak om te meten op zo'n afstand. Maar als je maar genoeg wacht 10e100 jaar ofzo, dan heb je alleen nog maar verdampte zwarte gaten en is alles dus omgezet in licht en dus energie.

Een andere theorie is dat het uitdijen steeds sneller gaat en op een gegeven moment sneller gaat dan het licht (dat is geen probleem met de relativiteit, omdat er niet echt sprake is van een bepaalde snelheid, het is meer dat alle ruimte overal uitzet. Dat kan je moeilijk een snelheid noemen) Omdat het uitdijen sneller gaat dan de informatie door het universum verstuurd kan worden, zal het zichtbare universum steeds kleiner worden. Stel je voor dat je een vleermuis bent, en je staat in een grote zuiger (denk aan een injectiespuit). Je staat in die zuiger, en je wil gaan vliegen, maar kan alleen met sonar je route bepalen. Als nu de zuiger sneller weg getrokken wordt dan het geluid kan reizen, dan kan de vleermuis nooit zijn lokatie bepalen, omdat het geluid nooit bij de zuiger komt, omdat die harder weg gaat dan het geluid gaat. De vleermuis zal dus nooit de zuiger kunnen 'zien'. Hopelijk maakt die analogie het iets duidelijker.

Moleculen van 0 K zijn dus nogal ongeloofwaardig. Laten we 'kelvin' in je bericht maar vervangen door 'Celsius'.

Moleculen van 0 K zijn hoe dan ook ongeloofwaardig, omdat aan een enkel molecuul geen temperatuur kan worden toegekend. Temperatuur is immers een macroscopische grootheid, en is een maat voor de gemiddelde kinetische energie van een systeem. Dat systeem is een systeem in thermodynamische zin: in de orde van 10^24 moleculen.

Pas wanneer de deeltjesaantallen groot genoeg zijn, hebben termen als temperatuur, entropie,... betekenis.

exact, druk net zo : zou je een thermometer of barometer maken die zo klein is als een minuscuul stofdeeltje dan krijg je al een rare situatie "de Brownse beweging" toont dit in zekere zin aan. Zo nu en dan komt een klein stofdeeltje in een vloeistof of in de lucht onverwacht in beweging. Op dat moment (als dat stofdeeltje een thermometer zou zijn) zou je een temperatuur meten tussen de bewegingen door meet je dan nul Kelvin (?). Een continue temperaruur(meting) of druk ontstaat pas met de veelheid aan moleculen aan het oppervlak van de meetapparatuur. Als het Knmi zegt dat het vandaag twintig graden wordt zegt dat iets over een meting, een wisselwerking tussen waarmee je meet en waaraan je meet. Een uitspraak als de luchtdruk is 1 atmosfeer moet in die zin gerelativeerd worden, waar je niet meet of nog niet (waar alleen lucht is) kun je niet van een luchtdruk spreken pas als het meetapparaat aanwezig is ontstaat - tussen meetapparaat en lucht - de druk net zoals die bestaat in het overgangsgebied tussen je huid en de lucht etc.

Voor zo ver ik weet is het nog niet helemaal duidelijk of protonen met de tijd tot andere deeltjes vervallen of voor eeuwig stabiel zijn. Hoe dan ook is proton verval nog nooit waargenomen. Indien protonen stabiel zijn dan zou de meeste materie blijven bestaan en is er geen enkele reden waarom alle materie in andere vormen van energie zou worden omgezet oftewel dat (met de tijd) alle materie zou verdwijnen.

temperatuur is inderdaad niet echt een eigenschap van een deeltje, bovendien is het zo goed als onmogelijk om een temperatuur van 0K te bereiken. Omdat dan het Bose-Einstein-effect optreed (bij moleculen die 0K bereikt hebben)

je moet temperatuur dan ook iets globaler zien, neem nu dat je een ruimte hebt, volgens metingen heb je een temperatuur van 24°C, of 297,15K. dan betekent dat niet dat alle moleculen in die ruimte met exact 297,15K trillen (wat temperatuur eigenlijk is). Sommige deeltjes kunnen zelfs extreem hoge, dan wel extreem lage temperaturen hebben. Maar door de chaos (de natuur streeft naar chaos, of liever gezecht door een extreme hoeveelheid aan herhaaldelijke toevallen, ontstaat er chaos en is orde extreem onwaarschijnlijk). meet je toch 24°C met andere woorden als je een ruimte kunt koelen tot 0,0000001K bijvoorbeeld is het goed mogelijk dat er een paar deeltjes exact 0K bereiken, en het Bose-Einstein-effect optreed, maar het is moeilijk om alle deeltjes te doen ophouden met trillen. Omdat het om enorm veel deeltjes gaat

Vladimir, je spreekt jezelf nogal tegen, en maakt het zo erg verwarrend. Ik wil nogmaals benadrukken dat aan een enkel molecuul géén temperatuur toegekend kan worden.

Dit is correct:

temperatuur is inderdaad niet echt een eigenschap van een deeltje

je moet temperatuur dan ook iets globaler zien

En dit is precies het tegenovergestelde en dus incorrect:

(bij moleculen die 0K bereikt hebben)

is het goed mogelijk dat er een paar deeltjes exact 0K bereiken

Je bedoelt misschien deeltjes die geen kinetische energie hebben.

t'had inderdaad iets duidelijker kunnen zijn,

wat ik eigenlijk als deeltje bedoelde, was een groep intragerende (zeg maar communicerende) deeltjes,

waneer zo'n groep deeltjes 0K bereikt treed het effect op,

je zou kunnen zeggen dat de materie in kwestie supervloeibaar wordt.

de materiegolven verzwakken immers.