引言:現在市面上的手機的重量普遍在250克~350克之間,其中佔到主要重量的是電池板。那麼如果一臺滿電的手機用到沒電了,它的重量有變化嗎?實際上是有的,但微乎其微,常人根本察覺不出。
在現代社會中,手機已經成為了個人必備的工具之一。如今的手機越來越智能化,已經不再是以前那種只能夠打電話、發簡訊的手機,它能夠解決人們需求的功能越來越多了。隨著手機功能的增加,對於手機電池的要求也是日益提高,因此一家手機公司要將一款產品打造好,除了要專心研發功能技術之外,還要配備相應容量的電池。在現在的技術下,電池容量越大電池板的質量就越大,那麼如果電池沒電了,電池板會變輕嗎?
說到這個問題,我們可以先來了解一下愛因斯坦的質能方程。很多人認為質能方程是一條闡述質量和能量轉化的方程,既物質通過反應所釋放的能量是以損失物質質量為代價的,而且損失的那部分質量就是用來產生能量的。但實際上這是一種誤讀,以至於大多數人認為美國最早研發的核武器就是建立在這個方程之上,從而認為愛因斯坦是現代核武器之父。雖然愛因斯坦在1905年就提出了質能方程,而且原子彈在1937年被造了出來,但是愛因斯坦本人也表示質能方程只是用來解釋原子彈的原理。
既然不是描述質量和能量的轉化,那質能方程描述的又是什麼呢?它所描述的應該是質能等價,既質量中有能量,能量中有質量,兩者是密不可分的。如果覺得聽起來有點抽象的話,可以舉個例子。比如現在你現在手上有一百元人民幣,去到銀行將其中的五十元人民幣換成了美元,那麼你手上既有美元又有人民幣,但是你所擁有的貨幣價值是不變的。同樣的道理,如果物質不表現出能量形式時,它就會表現出質量形式,也存在既表現能量形式也表現質量形式。
回到文章開頭提出的問題,如果手機電池沒電了,手機重量會減輕嗎?按照生活經驗來看,即使是有變輕也是無法感覺的,而且變輕的那部分質量是無法被測量出來的,但這種現象確實存在。手機在充滿電和完全沒電時的質量是兩種不同情況,因為其中的電能發生了變化。根據質能方程,質量和能量是等價且統一的,因此電能也是有質量的,那麼減少的那部分質量有多少呢?
這個問題同樣可以用質能方程來計算,以一部電池容量為4000毫安的手機為例,它從滿電到沒電所損失的電量是53280焦耳,以此作為質能方程中的能量,除以光速的平方,就可以得到損失的那部分質量,結果是5.92*10^-13公斤。這種級別的質量幾乎很難被測量出來,更別說常人能夠憑藉掂量感覺手機的重量變化了。
實際上在我們長時間使用手機的時候就出現了手機質量損失的情況,因為手機運作會產熱。熱量本身對應著質量,所以手機發熱也是質量損失的宏觀表現。