Diferença entre energia e matéria

Índice:

Principal diferença - Energia vs. Matéria
O que importa
O que é energia
Diferença entre energia e matéria

Principal diferença - Energia vs. Matéria

Energia e matéria são dois conceitos fundamentais da física. Esses conceitos são profundos e frequentemente abstratos. Portanto, não é possível fazer uma comparação clara e direta. Classicamente, a matéria é “definida” como “qualquer coisa que tem massa e ocupa espaço”, enquanto a energia é descrita como “a capacidade de trabalhar”. No entanto, essas não são descrições completas. Em um nível básico, poderíamos dizer que o principal diferença entre energia e matéria é que a matéria se refere a “objetos” enquanto que energia se refere a uma propriedade que um objeto poderia ter ^[1].

O que importa

É difícil dar uma definição direta de "matéria"^[1]. Conforme mencionado acima, a matéria tem sido tradicionalmente descrita como “coisas que têm massa e ocupam espaço”. No entanto, existem vários problemas em considerar esta uma definição estrita. Por exemplo, na mecânica quântica existem situações em que duas partículas poderiam tecnicamente ocupar o mesmo espaço. Por outro lado, existem partículas de troca de força que têm massa (como os bósons W e Z) que nem sempre são consideradas “matéria”. Para o propósito deste artigo, consideraremos a matéria como coisas feitas de quarks e léptons (novamente, isso não deve ser levado a sério porque potencialmente exclui a matéria escura!).

O que é energia

Em termos gerais, a energia pode ser dividida em três tipos: massa-energia, energia cinética e energia potencial. Massa-energia refere-se à energia associada à massa de um objeto. Se um objeto tem uma massa

, então a energia

associada a essa massa é dada pela famosa equação de Einstein que descreve a equivalência massa-energia:

Onde

é a velocidade da luz no vácuo.

Einstein descobriu a relação fundamental entre massa e energia.

Energia cinética é a energia que um objeto possui devido ao seu movimento. Quanto mais rápido um objeto se move, mais energia cinética ele possui. Na física clássica, a energia cinética é muitas vezes dada por

. No entanto, na relatividade, a energia cinética é definida em termos do momento do objeto,

Energia potencial é a energia que uma partícula possui devido à maneira como ela interage com outras partículas. Diferentes tipos de energia potencial incluem energia potencial gravitacional (para partículas massivas em campos gravitacionais) e energia potencial elétrica (para partículas carregadas em campos elétricos).

A energia total

para uma partícula livre - isto é, uma partícula que não interage (de forma que não possui energia na forma de energia potencial), é dada pela soma da massa e das energias cinéticas:

Indiscutivelmente, o conceito mais importante na física clássica é o lei de conservação de energia. Isso afirma que a energia total em um sistema isolado é conservada. Isso significa que a energia não pode ser criada ou destruída, mas apenas convertida de uma forma para outra. Embora a afirmação pareça qualitativa, tem raízes matemáticas firmes em Teorema de Noether desenvolvido pelo matemático alemão Emmy Nother.