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根據愛因斯坦質能方程,那1公斤杯子和1公斤白菜的能量一樣嗎?

科學 曉生科普

根據愛因斯坦質能方程,那1公斤杯子和1公斤白菜的能量一樣嗎?

質能方程是愛因斯坦最偉大的發現之一,是描述質量與能量之間當量關係的方程,是對經典物理學革命性的發展。

根據愛因斯坦的質能方程E=mc^2,所有具有質量的物質能量是相等的,所以不但1公斤杯子與1公斤白菜的能量一樣,1公斤空氣和1公斤黃金也一樣。當然這個公斤是重量單位,只在地球上適用;而質量則是以千克(kg)為單位,在宇宙的任何地方適用,衡量的方法是天平。

這個方程中E代表總能量,m代表質量,c代表光速。

這樣才能夠實現同等質量的能源等價交換。

當然1千克黃金與1千克空氣在地球上的價值完全不一樣,但這並不等於它們的能量不一樣。質量包含著靜質量和動質量,同樣質量的物質存在著等價的質能關係。

根據愛因斯坦質能方程,那1公斤杯子和1公斤白菜的能量一樣嗎?

如果質量全部轉換成能量的威力有多大呢?

根據質能方程可以計算出,1克能量全部轉化為能量E=1x10^-3x(3x10^8)^2=9x10^13J。就是90萬億焦耳,這個能量相當於2.5千萬度電,2.14萬噸黃色炸藥的當量,1.5顆廣島原子彈爆炸的威力。

根據愛因斯坦質能方程,那1公斤杯子和1公斤白菜的能量一樣嗎?

不管什麼物質質量轉化為能量的威力都是一樣的,只要你有本事把它的能量轉化出來。人們知道了物質總蘊含的巨大能量,並不是說就能夠實現物質能量的高效率轉換。

事實上,現在人類能量轉化的能力還是很弱小的。

我們傳統的煤燃燒質能轉換率只能達到0.0000028%,也就是說燃燒1噸煤只能得到0.028克物質完全轉化的能量。而絕大部分物質通過燃燒變成了另外的物質,沒有轉化成能量。

根據愛因斯坦質能方程,那1公斤杯子和1公斤白菜的能量一樣嗎?

愛因斯坦的質能方程,啟發了人類對核能開發,尤其是原子彈的發明。

因為通過測量不同原子核的質量和質子中子質量差,可以得到原子核蘊含的結合能估計值。

核能大大提升了人類對能源的利用能力。現在核發電使用的是核裂變技術,質能轉換率達到0.13%,也就是比煤的燃燒效率提升了46000多倍。而核聚變的質能轉換率達到0.7%,又在核裂變基礎上提升了5倍多。

但現在核聚變還只能做氫彈,是一種瞬間釋放的不可控能量,要使其成為可控核聚變造福人類,還有較長的路要走。

根據愛因斯坦質能方程,那1公斤杯子和1公斤白菜的能量一樣嗎?

現在認為質能轉換最完美最高效的方式是反物質湮滅所釋放的能量,這種物質質能轉換率可以達到100%,是質能轉換的完美方式。

這比核聚變又提升了142倍,這種轉化的效率實際上還應該乘以2。因為1克反物質要與1克正物質遇到一起才會發生湮滅,實際上就能夠得到2克的質能轉換量。這樣作為反物質來說,就實現了200%的轉化率,比核聚變提升282倍。

所以如果1克反物質與1克杯子殘渣或者1克白菜或者1克黃金或者1克空氣發生湮滅,其爆發的能量都是一樣的,相當於3顆多廣島原子彈的威力。

只看這個反物質撞上了什麼,撞上誰誰就倒黴,也可以說誰就光榮了,奉獻出全部的光和熱。

不過,人類現在還很難獲得反物質,要利用這種理想化能源還只是一個夢想。

現在明白了吧?不管什麼物質,其質能轉化量是一樣的。

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