什么是质能方程?
1905年,爱因斯坦在深入研讨物体惯性和它本身能量的联系之后,提出了物理学史上最著名的方程——质能方程,即E=mc2。
这个方程式知名到什么程度呢?假如你仔细观察,或许你每天都能见到,因为它渐渐的变成了了咱们日子的一部分——它是科普文章中的抢手主角,它被印在很多的T恤和海报上,在电影和脱口秀中也经常被提及。或许不是一切人都知道这个式子的详细含义是什么,但几乎一切的人都见过它,不少人还知道它的提出者——巨大的犹太裔美籍物理学家爱因斯坦。
质能方程表述为物质的能量(E)等于物质的质量(m)和光速平方(c2)的乘积。E=mc2或许是你见过的最简略的公式之一,可是它的含义却大到能够用“开创性”来描述。爱因斯坦第一次揭露了质量和能量的联系,打破了质量守恒的传统认知。质能方程标明,质量和能量能够彼此转化。质量和能量,这是两个极其重要的根本物理量。它们本来被认为是毫不相关的,但天才的爱因斯坦却经过光速的二次方这个因子,直接将它们等价了起来,令人惊叹。
质能方程关于微观物理的研讨有着相当大的效果:它解说了核变反响中的质量亏本问题,还处理了高能物理中粒子的能量的核算问题。而因为光速十分的大,即使是小质量的物体也包括着巨大的能量,所以它也是原子弹的理论来历。
质能方程的四点解读
一:质量不守恒。人们依据常识估测质量是不变的,例如一个物体,把它切为两半,这两半的质量和与原先全体的质量称起来是相同的。但现实真是如此吗?或许质量有改变仅仅因为精度问题咱们没有测量到呢?或许咱们该从微观范畴下手——铁原子含有26个质子、26个电子和30个中子,科学家们经过比照发现:铁原子的质量小于独立的铁原子核(原子核包括质子和中子)与26个电子的质量和;铁原子核的质量小于独立的26个质子和30个中子的质量和。这就和咱们的常识不符了,原因是电子、质子和中子在结组成原子核的进程中会开释能量,而这个能量是由质量转化而来的。所以铁原子的各组分在结组成铁原子的进程中丢失了质量。
二:质能方程提醒了太阳发光的原因。太阳质量的大约四分之三是氢,剩余的几乎都是氦。太阳中心的温度高达1600万度,压力也很大。在这极点的环境下,质子之间发作了核聚变——两个质子(质子由氢原子供给)发作交融,构成了一个氘核。氘核再先后与两个质子结合,构成氦4核。而氦4核的质量只为构成它的4个质子质量的99.3%,这在某种程度上预示着有0.7%的质量转化为能量开释出去了。在构成每一个氦4原子的进程中,大约开释出28兆电子伏特的能量。一个氦4原子轻得几乎能够忽略不计,但太阳每秒钟能发生5.96亿吨的氦4,这进程中发生的能量就大得惊人了。
三:质量转化为能量的功率为100%。无论什么反响,其发生的能量总是等于反响物与生成物之间的质量差与光速的平方的乘积。例如电子和正电子湮灭后,发生两个光子。这两个光子的能量为511000电子伏特,而电子和正电子的停止质量包括的能量恰好是511000电子伏特。所以,取得能量的一切方法中,由质量转化为能量是最节能的了,它的功率为100%。
四:能量能够发明质量。从相对论咱们咱们都知道,物体的质量分为停止质量和运动质量。运动质量与速度有关:物体的速度越大,其质量也就越大。所以,一个物体,假如咱们添加它的速度,它就会包括更大的能量,这样它就有或许转化为其他停止质量更大的物体。例如咱们把两个电子的速度加到足够大并使其对撞,能够发生一对新粒子:一个物质粒子(电子、μ子、质子等)和一个反物质粒子(正电子、反μ子、反质子等),这对新粒子的停止质量大于两个电子的停止质量。
巨大的质能公式渐渐的变成了物理学大厦的一根顶梁柱。爱因斯坦为人类留下了丰盛的常识财富,而站在伟人的膀子上,咱们必将走的更远。