De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

MasterLab Energie Het mysterie van massa Piet Mulders

Verwante presentaties


Presentatie over: "MasterLab Energie Het mysterie van massa Piet Mulders"— Transcript van de presentatie:

1 MasterLab Energie Het mysterie van massa Piet Mulders

2 E = mc 2 transporteren opslaan misbruiken * De eenheid van energie is de Joule. 1 Watt is 1 Joule per seconde De zon produceert per seconde een gigantische hoeveelheid energie. Daarvan bereikt een deel de aarde, met name als licht, gemiddeld zo’n 175 Watt per m 2 In Nederland verbruiken we per inwoner een kleine 10 kiloWatt De basisbehoefte van ons lichaam is 75 Watt, vergelijkbaar met een gloeilamp opwekken gebruiken ENERGIE massa

3 Enkele van de keywords Jo van den Brand –Bouwstenen & elementaire deeltjes –Krachten, i.h.b. zwakke kracht & kernfusie –Antimaterie en het ontbreken daarvan in het heelal Raoul Frese –Energiebalans op aarde –Problemen en mogelijke oplossingen –Zonne-energie via fotosynthese … WAT ZIJN DE CONCEPTEN HIERBIJ?

4

5 Basisconcepten: Massa, energie, (impuls) P.J. Mulders

6 Energie en massa E = mc 2 of m = E/c 2 Lichtsnelheid: c = 3 x 10 8 m/s = km/s Massa correspondeert met ontzettend veel energie! Energieverbruik in NL is ongeveer 10 kiloWatt (kW) per inwoner Dat is per jaar 10 4 x 30 x 10 6 x 16 x 10 6 = 5 x Joule (J) Dat correspondeert met een massa van (maar) 55 kg! Massa is niets anders dan de energie in het stilstaande object

7 Energie en massa Lichtsnelheid: c = 3 x 10 8 m/s = km/s Energie correspondeert met heel weinig massa! Koken van 1 liter water (vanaf 0 o C) kost 420 kiloJoule Dat correspondeert met 0,0046  g! Massa is niets anders dan de energie in het stilstaande object m = 1, kg E = mc 2 of m = E/c 2

8 Impuls en energie Een bewegend object met snelheid 0  v  c heeft meer energie maar ook impuls (hoeveelheid van beweging) Als v klein is (t.o.v. c): p = mv of p/v = m Exact: p/v = E/c 2 Lichtsnelheid: c = 3 x 10 8 m/s = km/s Bewegend object

9 Energie, impuls en massa Wat voor een gegeven object de energie en impuls is hangt af van de snelheid van een object en een intrinsieke eigenschap namelijk de rust-energie mc 2 v = 180 km/h = 50 m/s m = 1800 kg E/c 2 = 1800, = 1800 kg + 0,025  g p/c = 0,3 g 2,25 MJoule Voor licht (m = 0): E = pc

10 Energie en massa Lichtsnelheid: c = 3 x 10 8 m/s = km/s Massa is niets anders dan de energie in het stilstaande object m = 1, kg E = mc 2 of m = E/c 2 Energie van alle bewegende atomen draagt bij aan de massa (d.w.z. rustenergie mc 2 ) van de liter kokend water.

11 Massa versus energie en impuls Zonder externe invloed (krachten): veranderen energie en impuls niet Via krachten kan energie worden overgedragen (slepen) kan impuls worden overgedragen (stoten) Totaal van energie en impuls zijn behouden (maar massa niet!) Niets voor niets!

12 Sterren als de zon halen energie uit kernfusie: 4 H  He + 2 e energie Per seconde zet de zon kg waterstof om in helium De energie (en impuls) zijn daarbij behouden De massa van de zon neemt per seconde af met kg! Hans Bethe Kernfusie

13 E = mc 2 transporteren opslaan misbruiken * De eenheid van energie is de Joule. 1 Watt is 1 Joule per seconde De zon produceert per seconde een gigantische hoeveelheid energie. Daarvan bereikt een deel de aarde, met name als licht, gemiddeld zo’n 175 Watt per m 2 In Nederland verbruiken we per inwoner 6 kiloWatt De basisbehoefte van ons lichaam is 75 Watt, vergelijkbaar met een gloeilamp opwekken gebruiken ENERGIE massa

14 Energiebalans in atmosfeer

15  Van zon komt: 1400 W/m 2  middelen over aarde 25%  50% bereikt aardoppervlak  Efficiëntie van foto-elektrische cellen is 10%.  Blijft over ca. 20 W/m 2 Oppervlakte met foto-elektrische cellen is 500 m 2 /persoon oftewel km 2 (Libya, Tsjaad & Algerije) Wereldenergieverbruik (binnenkort): kW = 100 TW = 30 x J/jr 10 kW/persoon

16 Van macro naar micro: opbouw van materie P.J. Mulders Theorie Experiment Toepassing

17 Materie MATERIE

18 Materie MATERIE ELEKTRON ATOOM m 0, m

19 Het periodiek systeem

20 Materie MATERIE ELEKTRON ATOOM m MATERIE ELEKTRON ATOOM m ATOOMKERN m NEUTRINO In wereld van atoomkernen zijn de energieen MeV’s = 10 6 eV’s Dus macroscopisch N av x 1 MeV = 100 GJ (~ totale energieverbruik van een persoon/jaar) In wereld van kleine (fotosynthese, atomen, moleculen) werken we met 1 eV = 1,6 x J Aantal atomen in macroscopisch sample N avogadro = 6 x Dus heel andere energieschalen N av x 1 eV = 100 kJ (lichaamsverbruik/dag is 8000 kJ) proton/neutron

21 Eiland van stabiliteit Atoomkernen & sterke kracht

22 Atoomkernen & zwakke kracht Isotopen Radioactiviteit alpha beta gamma Na 15 min. Enrico Fermi

23 Neutrino’s Leon Lederman

24 Bouwstenen van de subatomaire wereld NUCLEONEN LEPTONEN

25 Materie ELEKTRON MATERIE ATOOM m ATOOMKERN m NEUTRINO NUCLEON proton/neutron m ELEKTRON MATERIE ATOOM m ATOOMKERN m NEUTRINO NUCLEON proton/neutron m QUARK up/down < 0, m

26 d uu proton d ud neutron nucleonen Massa komt voor circa 98% uit energie ten gevolge van opsluiting door sterke kracht! 20 Ton = 2 x 10 5 N Bouwstenen van materie QUARKS LEPTONEN

27 Massa en ruimte-tijd P.J. Mulders

28 Massa en zwaartekracht rotatiesnelheden in galaxies omloopstijden en afstanden (planeten, dubbelsterren) zwaartekracht versnelling a c bij cirkelbeweging zware massa trage massa = … onafhankelijk van m !!

29 Massa: kromming van ruimte zonder kracht: rechtlijnige beweging zwaartekracht wordt gevoeld door massa massa bepaalt ook mate van respons (equivalentieprincipe) Algemene relativiteitstheorie: Beweging in zwaartekrachtveld is rechtlijnige beweging in een t.g.v massa gekromde ruimte GEEN KROMMINGPOSITIEVE KROMMING NEGATIEVE KROMMING

30 voorbeeld: kosmische gravitatielens

31 Massa en energie in het heelal P.J. Mulders

32 Massa en energie in het heelal sterren Normale materie: sterren (0.4%) 73% 23%

33 Massa en energie in het heelal stof Donkere baryonische materie (3.5%) Normale materie: sterren (0.4%) 73% 23%

34

35 Massa en energie in het heelal donkere massa Koude donkere materie Donkere baryonische materie (3.5%) Normale materie: sterren (0.4%) 73% 23%

36 Een blik diep in het heelal

37 Materie en gas in bullet cluster OptischRöntgenstraling

38 Materie en gas in bullet cluster Gravitationeel Optisch

39 Materie en gas in bullet cluster

40 Sterren (1-2%) Heet gas van geladen deeltjes dat botst en wordt afgeremd (5-15%) Een heleboel donkere materie dat net als de stelsels alleen gravitatie voelt (> 80%) 4700 km/s 720 kpc

41 Massa- en energie-verdeling in heelal Rotatie van melkwegstelsels GravitatielenzenAchtergrondstraling

42 Massa en energie komt en gaat we weten er veel van … … maar het blijft mysterieus LHCKosmos


Download ppt "MasterLab Energie Het mysterie van massa Piet Mulders"

Verwante presentaties


Ads door Google