جرم چیست؟

جرم چیست؟ جرم خاصیتی است که مقدار ماده را در یک نمونه منعکس می کند. جرم معمولاً بر حسب گرم (گرم) و کیلوگرم (کیلوگرم) گزارش می شود.

جرم همچنین ممکن است به عنوان ویژگی ماده در نظر گرفته شود که به آن تمایل به مقاومت در برابر شتاب می دهد. هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد، شتاب دادن به آن دشوارتر است.

جرم در مقابل وزن

وزن یک جسم به جرم آن بستگی دارد، اما این دو عبارت به یک معنا نیستند. وزن نیرویی است که توسط میدان گرانشی بر جرم وارد می شود:

W = mgW = mg

که در آن W وزن، m جرم و g شتاب ناشی از گرانش است که در زمین حدود 9.8 متر بر ثانیه است. بنابراین، وزن به درستی با استفاده از واحدهای kg·m/s2 یا نیوتن (N) گزارش می ‌شود. با این حال، از آنجایی که همه چیز روی زمین تقریباً در معرض گرانش یکسانی است، ما معمولاً قسمت “g” معادله را رها می کنیم و فقط وزن را بر حسب واحدهای جرم گزارش می کنیم. اگرچه این مسئله درست نیست، اما مشکلی ایجاد نمی کند… تا زمانی که زمین را ترک نکنید!

در سیارات دیگر، گرانش ارزش متفاوتی دارد، بنابراین جرم روی زمین، در حالی که جرم آن در سیارات دیگر دقیقاً یکسان است، وزن متفاوتی خواهد داشت. وزن یک فرد 68 کیلوگرمی روی زمین در مریخ 26 کیلوگرم و در مشتری 159 کیلوگرم است. مردم عادت دارند وزن را به همان واحدهای جرم بشنوند، اما باید متوجه شوید که جرم و وزن یکسان نیستند و در واقع واحدهای مشابهی ندارند. اکنون می توانید به سوال جرم چیست؟ به راحتی پاسخ دهید.

ویژگی های جرم

جرم در واکنش های شیمیایی حفظ نمی شود. قانون اساسی بقای جهان، بقای جرم-انرژی است. این بدان معناست که جرم و انرژی کل قبل از واکنش در یک سیستم بسته برابر با جرم و انرژی کل پس از واکنش است. بر اساس معادله معروف انیشتین، E = mc2، جرم را می توان به انرژی و انرژی را به جرم تبدیل کرد. این یک فرآیند عجیب و غریب نیست، اما در واقع هر بار که یک واکنش وجود دارد اتفاق می افتد.

بنابراین جرم هرگز حفظ نمی شود زیرا در هر واکنش مقدار کمی از آن به انرژی تبدیل می شود (یا کمی انرژی به جرم تبدیل می شود). اما جرم+انرژی همیشه حفظ می شود. انرژی را نمی توان از هیچ ایجاد کرد. فقط می توان با از بین بردن مقدار مناسب جرم مطابق E = mc2 ایجاد کرد.

از دست دادن (یا افزایش) جرم در طول همه واکنش ها، چه شیمیایی و چه هسته ای، به خوبی ثابت شده است و به طور تجربی تایید شده است. چهار نوع کلی از واکنش های اساسی وجود دارد:

• شکستن پیوندها همیشه انرژی را جذب می کند و جرم را افزایش می دهد.
• تشکیل پیوندهایی که همیشه انرژی آزاد می کند و جرم را کاهش می دهد.
• تبدیل پیوندهای موجود که در واقع تحریک سیستم به حالت ‌های مختلف (همیشه انرژی جذب می‌کند و جرم را افزایش می‌دهد) و تحریک ‌زدایی سیستم به حالت‌های مختلف (همیشه انرژی آزاد می‌کند و جرم را کاهش می ‌دهد).
• ایجاد ذرات (همیشه انرژی جذب می کند و جرم را افزایش می دهد) و نابودی ذرات (همیشه انرژی آزاد می کند و جرم را کاهش می دهد).

حقایقی در رابطه جرم

توجه داشته باشید که وقتی یک واکنش شیمیایی انرژی جذب می کند و در نتیجه جرم می گیرد، اینطور نیست که الکترون ایجاد شود. جرم اضافی ناشی از ظهور ذرات جدید نیست. در عوض، جرم اضافی در سیستم به عنوان یک کل نگهداری می شود. بسته به موقعیت و وضعیت ذرات در یک سیستم نسبت به یکدیگر، سیستم علاوه بر جرم های جداگانه ذرات، جرم می گیرد یا از دست می دهد. پس به صورت دیگری نیز می توان به سوال جرم چیست؟ پاسخ داد.

این مفهوم بسیار شبیه مفهوم کلاسیک انرژی پتانسیل است، اما اکنون می دانیم که انرژی در واقع به صورت جرم ذخیره می شود. اگر مجموع جرم دو میلیون اتم هیدروژن و یک میلیون اتم اکسیژن را که از یکدیگر جدا شده اند را با تجهیزات بسیار حساس اندازه گیری کنید، سپس جرم یک میلیون مولکول آب را اندازه بگیرید، متوجه می شوید که این جرم ها متفاوت هستند.