质能公式E=mc² 是否意味着:只要一个粉笔头,就有能烧开够地球人100年喝的开水的能量?

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也就是说,在核裂变能源利用中,1kg核燃料里只有1.3g质量转化为能量;在核聚变能源利用中,1kg核聚变燃料,只有7g质量转化为能量。但即便是这点质能转化率,释放的能量就已经非常惊人了,最极端的表现方式就是原子弹、氢弹的爆炸。

产生的中子又可以冲撞其他质量大的原子,依次反复,产生了反应链。然而粉笔多数是由硫酸钙,碳酸钙组成的,这些钙,氧,碳,硫等元素都是较轻的原子,不具备核裂变的条件。

也就是说,即便是把粉笔全部转化为能量,这个能量要比全球人口100年烧开水所需要的能量小6个数量级。把粉笔的能量全部转化成能量仅仅能供给5000人100年烧开水所需要的能量。如果要供给全球人口100年烧开水所需要的能量,那大概需要把10万根粉笔完全转化成能量,但这也是忽略了科技水平是不是可以达到这个水准。

核聚变反应

从中我们可以看到,当质量全部转化为能量时,这个能量是巨大的。根据这个公式我们可以计算出1g(克)物质,全部转化可得90万亿焦耳的能量,这是一个什么概念呢?就是1g物质全部转化为能量相当2500万kw/h(千瓦/时,1度电),或2.15万吨TNT烈性炸药爆炸威力,约1.5颗广岛原子弹或1颗长崎原子弹差不多的威力。

这个方程让我们知道物质是蕴藏着丰富的能量,如果能够让物质实现完全转化,那么物质释放出来的能量就等于质量乘以光速的平方(mc^2,其中光速是3*10^8m/s)。所以,通过质能方程,我们就会发现,只要一点点的质量,就可以释放出巨大的能量。一直以来,都有个说法:只要一个粉笔头,就有能烧开够地球人100年喝的开水的能量。那这个说法靠谱吗?

物质能完全转化成能量的形式吗?

但是要取得这些能量,是需要一定条件的。如果通过现有的技术,创造这些条件所使用的能量大于从粉笔头中能获取的能量,那么我们就不能有效率地取出锁在粉笔头原子核中的能量了。

“根据狭义相对论,质量和能量是同一事物的不同表现形式,对于普通人来说,这是一个比较陌生的概念。”——爱因斯坦

1905年,爱因斯坦发表了4篇具有开创性的论文。最后两篇就是后来的狭义相对论,其中第二篇是第一篇的补充,探讨的是质量和能量之间的关系,并且提出了著名的质能方程E=mc^2。

理论上没错,而且在理论中也可以将一枚粉笔完全转化为纯能量。不过现实中却很难办到。具体原因我们下面详细分析。

这在现有的条件下并不能实现。

m质子*c^2+m中子*c^2=m氘*c^2+hv*c^2。

然后,由动能定理和定量定理以及它们的关系,继续进行推导:

虽说理论上可行,但实际上是行不通的,起码目前做不到。

科学家们在各种对撞机里,通过用巨大能量制造反物质,并制造低温磁阱捕捉保存这些反物质,十几年来,耗费了惊人的人力财力物力,制造出极微量的一些反物质粒子,迄今,全世界加起来的反物质也不够烧开一杯开水。

但不管怎么钻,1个粉笔头都不可能烧开让人类喝100年的开水,因为完美质能转化这个天花板已经限死了这种可能。

这里有个问题就是,四个质子跟一个氦核之间为何会存在质量差?我们知道氦核中两个质子和两个中子,而中子的质量比质子还要重,那为何它们结合在一起反而比四个质子还轻呢?这其实就是结合能的问题,当质子和中子结合在一起的时候,就会在强力的作用下被束缚成为一个更加紧凑的结构,并且会损失质量。氦核比四个质子轻了0.7%,损失的质量就通过E=mc²释放了出来。

但前题是把这个粉笔头转化为能力,你得先把这个粉笔头加速到二倍光速。

m=m0/√(1- v^2/c^2)。

后来人类又研发出了核聚变,最早体现在氢弹上面,不过即便是核聚变,质能转化率也顶多0.7%,也就是说聚变释放的能量只占总能量的很小一部分。

所以说,用一颗粉笔头内含有的能量就可以烧开地球100年喝的水的想法在现在的技术条件下是没有办法达成的。

最后对上式进行积分,并化简得出最终结果:

如果我们按照一根粉笔是2克的重量来算,那么根据质能方程,2克的粉笔完全转化成能量就是1.8*10^14J。

补充:我想多了

爱因斯坦提出的质能公式,从科学的角度阐释了物质和能量之间的对应关系,表明了质量是能量的一种外在表现形式。如果单纯地从这个公式出发,我们可以看出一个即使非常轻的物体,它的质量如果乘以质量的平方得出的能量值会非常的大。拿一个粉笔头来说,其所包含的能量,可以够地球上的所有人喝100年的开水。而实际上这是对质能公式的一个误解。

质能公式是如何推导出来的

从能量方面来看,按照狭义相对论以及质能方程的推导过程,物体在静止状态时,其能量也不为0,它是物体所含有的总内能之和,主要包括分子运动动能、分子作用势能、原子结合化学能、电磁能、结合能等等,这部分能量称为物体的静能。而物体处于运动状态时,它所包含的能量则为物体的静能与物体运动的动能之和。

大概就是烧开半克水的样子

核聚变与核裂变相反:使用质量较小的原子在极端条件下融合在一起成为质量较大的原子而释放能量。可利用的元素有很多,比如氢,氧,碳等。太阳就是利用这样的原理为地球产生光,热和新元素的:

以前我们认为化学反应的过程不存在反应物和生成物之间质量的缺失,因为我们发现参与反应的物质数量也就是原子的数量、种类并没有发生任何的改变,改变的只是分子结合的形式,也就是说反应前物质中有多少种类的原子,以及这些种类原子的数量都不会发生变化,这就是我们高中时,配平化学反应式的原则。

对于一个物体来说,按照狭义相对论,我们不能说它具有多少的质量,就能转化为相应的能量,质能方程表达的不是“转化”的概念,而是质量和能量的“对应”关系,质量和能量不可以割离开来进行考虑。所以,“一个粉笔头,具有能烧开够地球人100年喝的开水的能量”这种提法,是非常不准确的,核心问题是它将物体的质量与能量看作了两个独立的标量。

每吨水烧开耗电98.6kw/h,2100万吨水就约需耗电20亿kw/h。这个2g粉笔头全部能量相当5000万kw/h,因此烧开的水根本就不够人类喝一天,而且差得很远,只相当人类一天烧开水所需能量的1/40。

虽说如此,但质能方程并没有告诉人们如何去释放这股能量,所以说,即便一个粉笔头重量的物体所蕴含的能量很巨大,但我们没有办法去全部使用它,那也是白费功夫。

质能方程实际上只是揭示了质量和能量之间的本质联系,不管是1kg白菜还是1kg黄金,本质上其蕴含的能量都是一样的,但这并不等于这些能量就能随意得到。

要制造出一个粉笔的反物质是几乎不可能的事情,因此,也就不可能通过湮灭的方式来实现能量的完全转化。

那就是没人9*10^13/(6*10^9)=1.5*10^4=15000焦耳

这点从爱因斯坦的质能公式E=mc²也能看得很清楚,质量就是能量,当然你也可以说能量就是质量。

人类现在对核聚变技术的掌握还处于不可控阶段,就是“轰”的一下氢弹爆炸,无法让这巨大能量缓慢持久地释放,从而达到用于社会生产生活,造福人类的目标。这还是一个世界性难题,尽管实验已有较大进展,看到了运用前进和希望曙光,但距离真正推向商业化运行还可能需要奋斗若干年。

正反物质湮灭是质能完美转化的唯一方式。

往深处来讲,事实上并不是质量转化为能量,仍旧是能量之间的转化(本来质量就是能量)。核聚变的过程其实是微观粒子之间强力作用的变化,导致微观粒子(中子,质子)之间的结合发生变化,这种变化就会导致质量的变化,释放出能量。

在这里需要提一下核能与质能方程的关系,很多人应该都听说过原子弹和质能方程之间的故事,说是先有了爱因斯坦的质能方程,有了这个理论依据,之后才研发出了原子弹。

现在方法有两个,一个是核裂变,也就是原子弹或者核电站使用的原理;另一个是核聚变,也就是恒星发光发热的原理。

只不过是为了方便理解,我们以前将物体动能的增加所带来的能量增加描述成为了质量的增加,不过这已经是个比较陈旧过时概念了,我们现在一般不提相对论质量,只说物体所具有的静止质量和动能,如果再提质量的增加,就会造成很多人的误解。

这样,这个粉笔头的质量就会变的无穷大,而无穷大的质量转变化为能量恐怕够全地球人烧1000年的开水。

再除以一百年就是一年150焦耳

在核聚变反应中,氢元素的核聚变反应是最高效的,反应前后也仅仅只有不到1%的质量以能量的形式市释放出来,意味着这比用湮灭的效率低了2个数量还要多一点。

在这个过程中,释放出来的引力势能可以达到完全湮灭时的10%左右,要比核聚变反应更加高效一些。如果我们可以把100万根粉笔碾成渣,朝着一个黑洞抛过去,并且可以把这些能量都回收,那么这些能量就会够全球人口100年烧开水所需要的能量。

这就是能量创造物质的过程,下面再说物质质量到能量的转化过程。

先说下化学反应

通过物质损失质量来释放能量是我们人类获取能量的方式,而我们现在还局限在化学能源上,核能也没有完全的掌握。所以理论是美好的,现实往往很残酷。

150焦能够让一克水升温为 150/4.2=35.7度

因此,相对论中关于物体质量的变化,不能简单地理解为物体所含物质的减少或者增多,它是衡量物体不同运动速度之下的运动质量与静止质量的差值。物体运动速度越快,运动质量就越大,而惯性也就越大,直到速度达到光速时,运动质量就会无限大,相应地惯性也就无限大,驱动达到这个速度的能量也会无穷大,因此物体的运动速度不能超过光速,这与爱因斯坦的光速不变原理是一致的。

原子核中蕴含着巨大的能量,主要来自强力所提供的结合能。例如,在太阳中每时每刻都在发生着核聚变反应,每秒钟会有4×10^38个质子聚变为氦核,在这个过程中总共会损失400万吨的质量,而这些质量就会以光子和中微子的形式辐射出去。

化学反应是人类应用最多、掌握的最早的物质和物质之间的反应,其中包括放热和吸热反应,当然我们人类主要应用的是放热反应,因为我们需要从物质中获取能量,而且我们人类当今社会主要的能源供应也是化学燃料的燃烧。

这个方法看似比核裂变简单很多,但是这里描述的只是被极度简化的原理,实现起来有很多的难点目前人类还没有完全攻克。

我觉着这么点能量烧开一杯水都够呛。一年的开水量实在是太难为它了

从爱因斯坦的质能方程,我们可以看出,它将物体的质量和能量进行了统一,一个物体系统既可以用质量来表达,也可以用能量来表达。而一个系统的能量减少或者增加时,其质量也相应减少或者增加,它们是相互对应的关系。但在这里,我们要明确一个概念,那就是物体质量的减少或者增加,是指物体静止质量的变化

对质能方程的误解

一个粉笔头有多少质量呢?粉笔头有长有短,因此具有不确定性,无法严谨的定量,如果我们把这个粉笔头确定为2g的话,那么其全部转化为能量可以达到180万亿焦耳,也就是相当5000万度电或4.3万吨TNT烈性炸药爆炸威力。

现在我们来看看烧开水需要多大能量。

算一下就知道了

如果我们选择“黑洞”来释放粉笔,而且是把粉笔碾碎朝着黑洞扔,那在粉笔灰掉落到黑洞时,由于黑洞的引力巨大,因此,就会巨大的引力势能被释放出来。这些引力势能最终会引电磁辐射和中微子辐射释放出来,然后我们拿一个接收器把这些能量接收下来就可以。

虽然反物质及其少见和难得,但这又是我们的幸运。正因为我们生活在一个正物质世界,我们才能够无忧无虑的活着。想想,如果我们生活在一个到处都存在着反物质的世界,岂不随时都有可能湮灭消失掉吗?那才是一个令人恐怖的世界呢。

在物理学中,大家都学到过质量的概念,它表述的是物体所含物质的多少,不会因物体的形状、状态和位置的改变而改变,是物质的基本属性之一。由于质能方程是通过狭义相对论中对物体运动过程中,随着速度的变而相应质量发生变化而推导出来的,因此方程中的质量是指物体的惯性质量,而在初始状态和运动状态时,物体所具有的质量,在相对论中是不一样的,分别是静止质量和运动质量。

以质子和中子聚变为氘核这个变化来看,我们将能量的释放以光子进行体现。那么根据质能方程,在反应前,系统内的总能量为E质子+E中子,对应的表达式为E前=m质子*c^2+m中子*c^2,反应后系统内的总能量为E氘+E光子,对应的表达式为E后=m氘*c^2+m光子*c^2=m氘*c^2+hv*c^2。那么对应的能量守恒关系为:

全世界人口按少了说60亿

p=m0*v/(√(1-v^2/c^2))。

如果我们创造出反碳、反氧、反钙、反硫这些元素,就能实现一枚粉笔的质量全部转化为能量,不过这只是理论上可行,因为我们要想创造出这些元素的反版本,就必须要有相应的创造能量,既然我们已经有了这些能量,为何还要利用湮灭的方式再次获得同样的能量呢?这不就等于脱了裤子放屁,多此一举。

即便可控核聚变实现了商业化运行,人类掌握的质能转换能力也还只达到了0.7%,要实现质能100%完美转换还有99.3%的空白等着填补,因此可控核聚变利用,还只是人类能源利用万里长征走出了第一步。

而粉笔的主要成分是硫酸钙,并不是氢。因此,即便是我们想尽一切办法让粉笔进行核聚变反应,这个效率也会远远低于氢元素的核聚变反应。因此,这样的效率就会更低一些。假设完全湮灭的能量都完全不够,更不要说这种低效的核聚变反应了。因此,核聚变反应这条路也是行不通的,目前来看这条路径的技术也依然是达不到的。那还有什么办法?

把粉笔扔进黑洞

按照爱因斯坦质能方程,把一个粉笔头转化成能量,确实够全地球人烧100年开水。

这个说法其实就是相对论里的质速关系,而这个质量的增加其实就是物体动能的增加所变现出来的物质总能量的增加,而不是真的质量会增加。因为质量这个物理量是一个物体所固有的本质属性,并不会因为运动速度的变化而变化。

通常情况下,我们在考虑核聚变或者核裂变所释放出能量的过程时,往往通过反应前后的质量亏损,来通过质能方程建立起质量亏损与释放能量的关系,虽然计算的结果是正确的,但在封闭系统内,这一过程并不是单纯地由质量亏损获取的能量

我们可以看出,正是由于光子无静止质量、有运动质量,在整个系统来看,质量并没有发生亏损,而是变化的质量全部转化为光子的运动质量了,因此核变过程同样遵守着能量守恒定律。也就是说,辐射能的产生,并不是由质量转化而来,而是由静止质量转化获取。

总结一下

核裂变简而言之就是用中子冲撞质量很大的原子后分裂成几个质量较小的原子及几个的中子,同时释放能量,类似于下列等式:

质量较小的原子+质量较小的原子+极端条件(高温高压)=质量较大的原子+能量

现代科学在理论上认识到的物质质量完美地转化为能量,只有一个途径,就是正反物质的湮灭。研究实验证明,正物质和反物质碰到一起,就会发生湮灭,这个过程会释放出物质质量蕴含的全部能量,随后消失得无影无踪。因此1g反物质遇到1g正物质,就会释放出2g物质的能量,不管是黄金还是白菜遇到反物质,同等质量释放的能量是一样一样的。这就是质能转换的最高境界,100%完美能量释放。

这样看来,粉笔头质量中蕴含的能量虽然很大,但要烧开够全人类喝100年的开水还是太夸张了。不过全世界并不是所有人都喝开水,喝开水只是我们中国和一些亚洲国家地区的习惯,在欧美等一些国家,更多是喝冷水习惯,当然这些冷水是经过无菌处理过的。事实上我们中国也有越来越多的人开始喝冷水,如矿泉水、纯净水等。因此本问题更多的只是一个噱头,让我们更接地气的认识一下质能方程以及质量所蕴含的能量有多大而已。

提升质能转化率是一个很难的事情。

粉笔的成分我们刚才已经说了,其中包含碳、氧、钙、硫元素,这些元素都在铁元素以下,这说明它们可以继续通过聚变的形式释放能量,不过聚变生成的元素越重,释放的能量也就越小,而且我们人类目前也没有掌握可控的核聚变,随意想要通过核能利用粉笔中蕴含的能量是行不通的。

不过还有希望,反物质湮灭

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爱因斯坦的相对论告诉我们,质量和能量其实是一回事情,可以理解为一个事物的两面。说得更直白点,宇宙的本质其实就是能量,而我们通常所说的质量只不过是能量的一种表现形式罢了。

而且正反物质之间的湮灭是瞬间发生的,无法进行有效的控制,能量集中快速的释放会给地球造成毁灭性的灾难,以广岛原子弹爆炸为例,其损失质量约为0.6~0.7g,就造成了数十万人的死亡,而一枚粉笔大概重200克,你仔细品品!

总结下

在爱因斯坦提出狭义相对论以后,物体的质量就变成了一个相对的概念,既把物体的惯性质量等效于引力质量,认为物体的质量会随着速度的增加而增加,运动速度越快,物体的质量就会越大,当速度达到光速时,其质量就会变得无穷大,这里面提到的物体在运动过程中的质量,就是物体的运动质量。这种物体的速度和它的运动质量之间的关系,可以用如下的表达式进行换算:

除了正反物质湮灭这种完美质能转换方式,从核聚变到顶级完美转换之间还有99.3%的空白,这期间还存在着其他的转化方式吗,人类还有可能发现这些能量转化方式吗?迄今,似乎还还没有任何科学家有这方面的发现和研究课题,如果各位有兴趣,不妨钻钻这个牛角尖,只要能够钻出1%质能转化率的能源利用方式,诺贝尔奖就是个小儿科了。

可是我们要知道,粉笔是由原子构成的,而原子又是由原子核和核外电子构成的,原子核是由质子和中子构成的,而且构成粉笔的原子数量超级多。而我们在宇宙中能够找到的反物质都是属于少量的反物质粒子。比如:在一些高能的宇宙射线中,找到电子的反物质粒子正电子。

按照质能方程来看,物质里确实蕴含了大量的能量。可问题是,我们很难把一根粉笔完全转化成对应的能量形式。按照目前的物理学理论,如果要把物质完全转化成能量,就需要让物质和它的反物质发生湮灭,比如:正电子和电子进行湮灭,就可以获得到完全的转化。

而如今全球人口大概是70亿,每个人每天正常的饮水量是1500到2500毫升,我们就按照2L来算,如果都是把水从25度提升到100度,那么根据公式,我们计算得到一个人一天烧开水所需要的能量E是630,000J,那么70亿人365天烧开水所需要的能量就是1.6*10^18J,100年所需要的能量就是1.6*10^20J。

这就是大名鼎鼎的质能方程,它的本意体现的是物体在不同惯性参照系内,物体所包含的能量与质量差异之间的关系。

质能公式中质量和能量的含义

问题:质能公式E=mc² 是否意味着:只要一个粉笔头,就有能烧开够地球人100年喝的开水的能量?

质能方程是什么?

那么我再来化简一下即可得出:m质子+m中子=m氘+hv。

爱因斯坦的狭义相对论告诉我们,宇宙的本质其实就是能量,而我们所看到的任何物质结构所具有的质量属性,其实只是能量的不同表现形式而已。而一个物体所具有的总能量等于静止质量中所包含的能量加上其动能。这里需要强调的一件事是,我们经常会听说一个质量物体的运动速度越快,其质量就越大,如果物体的运动速度无限接近光速,那么其质量会变的无穷大。

很多人会说,既然湮灭这条路没法做到,有没有可能用核聚变反应的方式?

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

但把这个粉笔头加速到二倍光速,所消耗的能量,恐怕够全地球人烧100万年的开水,你说这样得不偿失的傻事谁会去干?

不过粉笔的主要成分为碳酸钙(石灰石)和硫酸钙(石膏),或含少量的氧化钙,硫酸钙十分稳定,不宜发生化学反应。碳酸钙、氧化钙可以和酸、水发生反应,不过这点物质所发生的化学反应释放的能量微乎其微。基本可以忽略不计。

再说下核反应

dE=F*vdt=v*dp=m0*v*dv/(1-v^2/c^2)^(3/2)

大型天体的引力是可以给做功的。如果我们找一个引力巨大的天体,然后从这个天体上往下丢粉笔,那么粉笔在掉落过程中,引力势能就会转化成其他的能量。比如,如果我们在地球上扔铅球,铅球会在地上砸一个“坑”,这个“坑”就是铅球引力势能转化成物体的动能导致的。

首先,质能公式只是告诉了我们物质的质量和其蕴含的能量的关系。没错,一颗粉笔头的质量m与光速c平方的乘积,即粉笔头蕴藏的能量E,一定是一个非常大的天文数字。

一个粉笔头假设1g

理论上确实如此,里理论上确实可以把一个粉笔头转化为纯能量。

1L(升)水升温1℃(摄氏度)需要热量1大卡,1度电(1kw/h)产生的热量约860大卡,1L水升高1℃需要耗电0.00116kw/h,如果我们用基础水温15℃的水烧开,每升水就需要耗电0.0986kw/h。1吨水=1000L,就需要耗电98.6kw/h。那么全球按70亿人口计算,每人每天平均喝水3L计算的话,全世界人类总共每天喝水需要210亿L水,也就是2100万吨。

质能方程实际上告诉人们,即便很小的质量,也蕴含着大量的能量,因为公式中包含了一个光速平方项。

质量转换为能量最典型的现象就是核聚变,不少人对核聚变过程有误解。核聚变过程并不是全部质量都转化为能量,只是很少一部分质量转化为能量了。即使很少一部分质量,转化的能量也足够惊人。

E=mc² 这个简单的公式十分简洁的告诉了我们一个静止的质量物体中包含了多少能量,如果将这些质量全部转化能释放多少能量,也告诉了我们需要多少能量才能创造出相应质量的物质。我们人类目前所掌握的能量质量之间的相互转化的方式最多最常见的就是化学反应、核反应和粒子加速器。

其中化学反应和核反应是物质释放能量的过程,而在粒子加速器中是我们人类目前人为用能量创造物质的过程,例如,我们同时加速两个质子使其达到非常接近光速的速度,那么这两个质子除了自身的静止质量以外,也会拥有非常大的动能,如果将这两个质子相撞,我们就会得到三个质子和一个反质子,如果我们把创造出来的粒子的动能加起来,就会发现它们所拥有的动能要比之前两个质子的动能小的多,那么损失的动能去哪了?其实就是转化为了物质,也就是一个质子和一个反质子,这个损失的能量就等于质子和反质子的质量乘以光速的平方。

但实际上原子弹的研发与质能方程的联系并不大,质能方程顶多算是解释了为何原子弹能有如此大的威力,但在原子弹的实际研发中,二者联系不大。

在此基础上,我们将物体的动量,用上述运动质量关系式进行表达:

除过核能以外,在宇宙中还存在一种能量释放的极限形式,并且这种形式不会生成任何的反应废料,也就是说可以将反应物的全部质量转化为纯能量,就是通过普通物质与其反物质版本进行简单的接触后湮灭。

人类对能源的认识和运用是循序渐进,不断提升的。从刀耕火种的柴草能源时代,到煤炭时代,再到石化时代,现在已经进入了核能时代。目前核能利用是人类能源利用的最先进技术,也是目前质能转化率最高的一种能源利用方式。即便这种“最高”的核能质能转化率,依然是非常低的,核裂变质量转换率只达到0.13%,核聚变可以达到0.7%。

水的比热容是4200J/kg*度 也就是4.2J/克 度(百度查的错了别怪我)

因此我们当时也认为物质的质量是守恒的。这其实是我们科学发展阶段认知的局限性,现在我们知道,化学反应只会发生在原子的电子层面,而决定原子种类、数量的原子核并不会在化学反应中发生反应,不过原子外层电子结合方式的改变,也就是化学键的断裂和重组是化学反应中释放能量的关键。在这个过程中能量的释放,也会让物质损失极小的质量,一般很难察觉。因为毕竟损失很少的质量乘以光速的平方,就会带来非常可观的能量。

假设我们忽略这些,并且找到了办法,可以制造出粉笔的反物质。那制造出来的这些能量是不是够烧开地球人100年喝的开水的能量?

总的来说,质能方程揭示了物体质量与能量的关系,一个粉笔头也蕴含了巨大的能量,但可惜的是人类目前没办法将其全部转化,核能的利用率也没想象中的那么高,除非是正反物质湮灭。

人类在发射深空探测器时,发射出的探测器速度并不快,但科学家想到了利用大型天体引力弹弓的特点来给飞船加速。比如:在科幻片《流浪地球》中,电影里的地球人也想利用木星的引力弹弓效应来给“流浪地球”加速。

质能公式,或者说质能方程是爱因斯坦创立的一个质量与能量之间当量关系的方程,这个方程颠覆性的将经典物理学质量和能量两个完全不同概念联系起来,揭示了它们之间具有等价交换关系。公式的表达式为E=mc^2,这里的E代表能量,单位为J(焦耳);m为物体质量,单位为kg(千克);c为光速,c=299792458m/s(米/秒),一般取值约300000000m/s。

当然,这里尽量给出通俗的理解,更严谨来讲,会涉及到很多科学术语相关知识,深入研究会比较复杂。

在我们世界,既存在着正物质,也存在着反物质,这已经被科学发现和实验无数次的证实,没有什么可质疑的。但问题是,正物质到处都是,我们就是活在正物质的世界,而反物质是极其稀少的,只是在科学实验或者精密科学仪器可以发现一些亚原子级的反物质,如反电子(正电子)、反质子(负质子)、反氢原子(由正电子和带负电的原子核组成的原子)等等,这些反物质一出现,就与满世界都是的正物质相互湮灭了。

中子冲击质量大的原子=数个质量小的原子+数个中子+能量

能啊

又比如:假设我们创造出了这样的条件,怎么控制和容纳这些正在反应的高温高压的物质呢?因为这样的温度,任何物质都会迅速气化。

因此,要真正利用这种能量转换方式来为人类社会服务,目前还只能停留在科幻中,未来何时能够有可能实现这种能源利用方式,谁也不知道。但可以预期的是,如果真的到了利用反物质湮灭能量的时代,那就不是我们现在可以想象的文明层级了。

质能转化科学还有巨大的发展空间。

比如:如何创造高温高压的极端条件?太阳可以利用自身重力在其核心产生高温高压,但是地球上,我们没有那么大的重力,而如果利用其他方式那就需要很多的能量,最后产出的能量却相对较少,即,整个过程没有生成反而消耗了能量。

mc^2=1/1000*9*10^16=9*10^13

没那么大的能量吧,好像一克物质全部转化为能量相当于2500万度电,远远不够全世界人用的。何况1克物质也不可能百分之百转化为能量!

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