Che cosa rilascia un altro riserva di energia potenziale che è stato creato all' epoca del Big Bang?
doc-5286
Nella cosmologia e nell' astronomia i fenomeni delle stelle, della nova, della supernova, dei quasar e dei lampi di raggi gamma sono le trasformazioni di materia energetica dell' universo con la più alta produzione di energia. Tutti i fenomeni stellari (compresa l' attività solare) sono guidati da vari tipi di trasformazioni energetiche. L' energia in tali trasformazioni è sia dal collasso gravitazionale della materia (di solito idrogeno molecolare) in varie classi di oggetti astronomici (stelle, buchi neri, ecc.). ), o dalla fusione nucleare (di elementi più leggeri, principalmente idrogeno). La fusione nucleare di idrogeno nel Sole rilascia anche un altro serbatoio di energia potenziale che è stato creato al momento del Big Bang. A quel tempo, secondo la teoria, lo spazio si espandeva e l' universo si raffreddava troppo rapidamente perché l' idrogeno si fondesse completamente in elementi più pesanti. Ciò significava che l' idrogeno rappresenta uno stoccaggio di energia potenziale che può essere liberato dalla fusione.
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doc-15999
Stephen Hawking, in particolare, ha affrontato la questione del collegamento tra il tempo e il Big Bang. In A Brief History of Time e altrove, Hawking dice che anche se il tempo non iniziasse con il Big Bang e ci fosse un altro lasso di tempo prima del Big Bang, nessuna informazione proveniente dagli eventi allora sarebbe accessibile a noi, e nulla che accadesse allora avrebbe alcun effetto sull' attuale lasso di tempo. A volte, Hawking ha affermato che il tempo effettivamente iniziato con il Big Bang, e che le domande su cosa è successo prima del Big Bang sono insignificanti. Questa formulazione meno annuale, ma comunemente ripetuta, ha ricevuto critiche da parte di filosofi come il filosofo aristotelico Mortimer J. Adler.
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doc-5290
Le trasformazioni di energia nell' universo nel corso del tempo sono caratterizzate da vari tipi di energia potenziale che è stata disponibile dal Big Bang successivamente essere "rilasciato" (trasformato in più tipi attivi di energia come l' energia cinetica o radiante) quando un meccanismo di attivazione è disponibile. Esempi familiari di tali processi includono il decadimento nucleare, in cui l' energia viene rilasciata che originariamente era "immagazzinata" in isotopi pesanti (come uranio e torio), per nucleosintesi, un processo che in ultima analisi utilizza l' energia potenziale gravitazionale liberata dal collasso gravitazionale delle supernovae, per immagazzinare energia nella creazione di questi elementi pesanti prima che venissero incorporati nel sistema solare e nella Terra. Questa energia viene attivata e rilasciata nelle bombe a fissione nucleare o nella produzione di energia nucleare civile. Allo stesso modo, nel caso di un' esplosione chimica, l' energia chimica potenziale viene trasformata in energia cinetica ed energia termica in un tempo molto breve. Ancora un altro esempio è quello di un pendolo. Nei punti più alti l' energia cinetica è pari a zero e l' energia potenziale gravitazionale è al massimo. Al suo punto più basso l' energia cinetica è al massimo ed è pari alla diminuzione di energia potenziale. Se uno (unrealisticamente) ipotizza che non ci sia attrito o altre perdite, la conversione di energia tra questi processi sarebbe perfetta, e il pendolo continuerebbe a oscillare per sempre.
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doc-5285
In un processo più lento, il decadimento radioattivo degli atomi nel cuore della Terra rilascia calore. Questa energia termica stimola la tettonica della piastra e può sollevare montagne, via orogenesi. Questo lento sollevamento rappresenta una sorta di accumulo di energia potenziale gravitazionale dell' energia termica, che può essere poi rilasciata all' energia cinetica attiva nelle frane, dopo un evento scatenante. I terremoti rilasciano anche energia potenziale elastica immagazzinata nelle rocce, un deposito che è stato prodotto in ultima analisi dalle stesse fonti di calore radioattivo. Così, secondo la comprensione attuale, eventi familiari come frane e terremoti rilasciano energia che è stata immagazzinata come energia potenziale nel campo gravitazionale terrestre o sforzo elastico (energia meccanica potenziale) nelle rocce. Prima di questo, rappresentano il rilascio di energia che è stata immagazzinata in atomi pesanti dopo il crollo di stelle supernova a lungo distrutto creato questi atomi.
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doc-5281
La luce solare è catturata anche dalle piante come energia chimica potenziale nella fotosintesi, quando l' anidride carbonica e l' acqua (due composti a bassa energia) sono convertiti in carboidrati composti ad alta energia, lipidi e proteine. Le piante rilasciano anche ossigeno durante la fotosintesi, che viene utilizzato dagli organismi viventi come accettatore di elettroni, per rilasciare l' energia di carboidrati, lipidi e proteine. Il rilascio dell' energia accumulata durante la fotosintesi come calore o luce può essere scatenata improvvisamente da una scintilla, in un incendio boschivo, oppure può essere resa disponibile più lentamente per il metabolismo animale o umano, quando queste molecole sono ingerite e il catabolismo è innescato dall' azione enzimatica.
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doc-5270
Le forme energetiche comuni includono l' energia cinetica di un oggetto in movimento, l' energia potenziale immagazzinata dalla posizione di un oggetto in un campo di forza (gravitazionale, elettrico o magnetico), l' energia elastica immagazzinata dagli oggetti solidi, l' energia chimica rilasciata quando un combustibile brucia, l' energia radiante trasportata dalla luce, e l' energia termica dovuta alla temperatura di un oggetto. Tutte le molte forme di energia sono convertibili in altri tipi di energia. Nella fisica newtoniana esiste una legge universale di conservazione dell' energia che dice che l' energia non può essere né creata né distrutta, ma può cambiare da una forma all' altra.
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doc-5277
Un altro concetto legato all' energia si chiama Lagrangian, dopo Joseph-Louis Lagrange. Questo formalismo è fondamentale quanto l' Hamiltonian, ed entrambi possono essere usati per ricavare le equazioni del movimento o essere derivati da esse. E' stato inventato nel contesto della meccanica classica, ma è generalmente utile nella fisica moderna. Il Lagrangian è definito come l' energia cinetica meno l' energia potenziale. Di solito, il formalismo Lagrange è matematicamente più conveniente di Hamiltonian per sistemi non conservanti (come sistemi con attrito).
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doc-5293
La termodinamica divide la trasformazione dell' energia in due tipi: processi reversibili e processi irreversibili. Un processo irreversibile è quello in cui l' energia viene dispersa (spread) in stati energetici vuoti disponibili in un volume, da cui non può essere recuperata in forme più concentrate (meno stati quantistici), senza degradazione di ancor più energia. Un processo reversibile è un processo in cui questo tipo di dissipazione non avviene. Ad esempio, la conversione di energia da un tipo di campo potenziale ad un altro è reversibile, come nel sistema a pendolo descritto sopra. Nei processi in cui si genera calore, gli stati quantici di energia inferiore, presenti il più possibile eccitazioni nei campi tra gli atomi, fungono da serbatoio per una parte dell' energia, dalla quale non può essere recuperata, per essere convertita con efficienza al 100% in altre forme di energia. In questo caso, l' energia deve rimanere in parte come calore, e non può essere completamente recuperata come energia utilizzabile, se non al prezzo di un aumento di qualche altro tipo di aumento simile al calore in disordine negli stati quantistici, nell' universo (come un' espansione della materia, o una randomizzazione in un cristallo).
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doc-5273
Alcuni tipi di energia sono un mix variabile di energia potenziale e cinetica. Un esempio è l' energia meccanica che è la somma dell' energia cinetica e potenziale (di solito macroscopica) di un sistema. L' energia elastica nei materiali dipende anche da energia elettrica potenziale (tra atomi e molecole), così come l' energia chimica, che viene immagazzinata e rilasciata da un serbatoio di energia elettrica potenziale tra elettroni, e le molecole o nuclei atomici che li attraggono. L' elenco non è necessariamente completo.
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doc-2870
Ultimo ma non meno importante, sono stati inventati i condensatori elettrici a doppio strato (oggi Supercondensatori). Nel 1957 H. Becker sviluppò un "condensatore elettrolitico a bassa tensione con elettrodi di carbonio poroso". Credeva che l' energia fosse immagazzinata come carica nei pori di carbonio usati nel suo condensatore come nei pori delle lamelle di condensatori elettrolitici. Poiché il meccanismo a doppio strato non era conosciuto all' epoca, egli scrisse nel brevetto:"Non si sa esattamente cosa stia accadendo nel componente se viene utilizzato per immagazzinare energia, ma porta ad una capacità estremamente elevata".
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doc-16000
Anche se il modello Big Bang è ben radicato nella cosmologia, è probabile che sia affinato in futuro. Poco si sa dei primi momenti della storia dell' universo. I teoremi di singolarità Penrose-Hawking richiedono l' esistenza di una singolarità all' inizio del tempo cosmico. Tuttavia, questi teoremi presuppongono che la relatività generale sia corretta, ma la relatività generale deve dividersi prima che l' universo raggiunga la temperatura di Planck, e un corretto trattamento della gravità quantistica può evitare la singolarità.
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