按照質能方程，一根粉筆釋放的能量，能夠蒸發全部海洋嗎？

2020-08-17 賽先生科普

1905年愛因斯坦在他的《論動體的電動力學》發表後沒多久，就接著發表了一篇簡短的論文，討論物體慣性和能量的關係，而這篇簡短的論文提出了後來大名鼎鼎的質能方程——E=mc²

這個方程形式並不複雜，然而卻包含了極為深刻的內涵，簡單來說就是質量和能量實際上是一回事，在數值上，質量一千克的物質相當於光速平方數值的純能量（補充一句，我們在廣義相對論中常說質量的存在導致時空彎曲，但實際上應當是質量與能量導致時空彎曲）。

由於真空光速大約為每秒30萬公裡，也就是3*10的八次方米每秒，因此在質能方程中，一點微小的質量與光速平方的乘積都是一個可觀甚至龐大的數值，因此我們常說愛因斯坦的質能方程告訴我們，微小的質量也包含著龐大的能量。一個非常恰當的例子就是人類研製的核武器，比如原子彈、氫彈，巨大的威力正是質能方程的體現。

但這裡所說的龐大也僅僅是相對於人類日常生活而言，雖然質能方程顯示出質量蘊含的能量非常大，但我們不要忘了，方程中的係數畢竟是一個固定值，而非無窮，因此明確的質量對應的能量數值也是固定的，只不過核彈所體現出的破壞已經遠超人類日常想像，因此有不少人甚至輕信一些諸如人類所擁有的核武器足夠將地球摧毀數次的謠言（實際上人類擁有的核武器也只夠摧毀自己而言，對於地球來說，頂多是在身上劃上幾條極其輕微的皮外傷而已）

因此有人就舉例了，問如果一根粉筆釋放出全部能量，是否能將地表上的海洋全部蒸發呢？

這個問題實際上很簡單，只要一些計算即可，而計算結果通俗的說出來就是：一根粉筆按10克算，全部轉化為能量，其數值也僅僅為太陽每秒釋放的能量的4400億分之一，而太陽每秒釋放的總能量足夠將地球上六分之一的海洋全部蒸發殆盡，因此一根粉筆即便全部轉化為能量，也只能將上萬億分之一的海洋蒸發，這點數量，基本可以忽略。

但藉由這個問題，我們再多說幾點。實際上，質量全部轉化為能量，除了正反物質湮滅之外，人類還沒有辦法實現，就拿核聚變（氫彈原理）來講，其質能轉化率也不過百分之0.7而已，也就是說即便這根粉筆發生了核聚變反應，那麼它所釋放出的能量將會更少（這裡的更少是相比於太陽每秒釋放的能量，或者是能夠蒸發海洋的能量相比）。

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相關焦點

  • 根據質能方程,是否一支粉筆,就有能供人們喝100年開水的能量?
    愛因斯坦提出的質能公式，從科學的角度闡釋了物質和能量之間的對應關係，表明了質量是能量的一種外在表現形式。如果單純地從這個公式出發，我們可以看出一個即使非常輕的物體，它的質量如果乘以質量的平方得出的能量值會非常的大。拿一個粉筆頭來說，其所包含的能量，可以夠地球上的所有人喝100年的開水。
  • 質能轉化也有限,能量開發任重道遠,1個粉筆頭夠全人類喝幾壺?
    有人說，根據質能公式，1個粉筆頭的質量轉化為能量就可以供應全球人類喝開水100年。這實在是信口開河，毫無根據。質能轉化也是有限的，不能隨意想像。現在我們就來討論一下，一個粉筆頭全部質量轉化為能量，夠世界人民喝幾壺的問題。先來了解一下質能方程是什麼？
  • E=mc 是否意味;即使是一個粉筆,也擁有巨大的能量?
    那麼根據質能方程，是否可以認為，一個粉筆頭所具有的能量都可以燒開夠地球人100年喝的開水呢？ 單單來看質能方程E=mc^2，1克的物質所對應的能量 =0.001 * (3*10^8)^2 = 9*10^13 J，那麼1度電對應的能量 = 3.6*10^6 J。
  • 質能方程揭示質量可轉化為巨大能量,那麼能量可以轉化為質量嗎?
    愛因斯坦的質能方程揭示了物質質量與能量的等效關係，讓讓們知道了質量中蘊含著巨大的能量。著名的質能方程表達式為：E=MC^其中E為能量，單位為焦耳（J）；M為質量，單位千克（kg）；C為光速，取值約300000000米/秒（m/s）。
  • 按照質能方程E=mc^2,能量能轉化為物質麼?
    質能方程的由來要了解這個問題，我們就要先把質能方程搞明白。或者說，我們應該搞明白的是物質、質量和能量這三者的關係。這要從1905年說起了，這一年是愛因斯坦人生當中最高光的時刻了。在這一年，愛因斯坦接連發表了多篇開創性論文。
  • 沒有愛因斯坦的質能方程,就造不出原子彈嗎?
    而提到愛因斯坦，則不能忽略他的質能公式，這個被譽為世界十大經典公式之一的質能公式，很多人說它的副產品就是原子彈。那麼沒有質能公式，就造不出原子彈嗎？其實質能公式是無法造出原子彈的，質能公式只是給原子彈製造提供了一個理論依據。接下來我們來聊聊原子彈的發展史。
  • 依據質能方程可以將質量轉化為能量,能否用能量生成1g的質量呢?
    但是，反過來，我們卻看不到由能量生成物質的案例，這是為什麼呢？質能方程的提出要解釋上面的問題，我們還得從質能方程談起。質能方程大家再熟悉不過了，它是由愛因斯坦在提出狹義相對論時，所推導出來的一個結論。質能方程的含義根據簡化後的質能方程，人們很容易聯想到既然這個等式存在，那麼有多少質量就可以轉化為多少能量，有多少能量也可以轉化為多少質量，其實這麼理解是不準確的。
  • 物理學史上最著名的方程——質能方程
    什麼是質能方程？1905年，愛因斯坦在深入研究物體慣性和它自身能量的關係之後，提出了物理學史上最著名的方程——質能方程，即E=mc2。這個方程式出名到什麼程度呢？愛因斯坦第一次揭露了質量和能量的關係，打破了質量守恆的傳統認知。質能方程表明，質量和能量可以相互轉化。質量和能量，這是兩個極其重要的基本物理量。它們原來被認為是毫不相關的，但天才的愛因斯坦卻通過光速的二次方這個因子，直接將它們等價了起來，令人驚嘆。質能方程對於微觀物理的研究有著相當大的作用：它解釋了核變反應中的質量虧損問題，還解決了高能物理中粒子的能量的計算問題。
  • 網友問:根據質能方程,能量可以用千克來計量嗎?
    一般情況下能量不能稱斤按兩來計量，但是我們可以藉助相對論的質能方程，把能量等價轉化為質量。質能方程愛因斯坦提出著名的質能方程，該方程描述質量和能量是統一的，或者說質量是能量的表象之一，利用質能方程，無論能量以什麼形式存在，都將對應一個質量，對於1斤（500克）的質量，按照質量方程計算出來的能量為：E=mc^2=0.5*（3*10^8）^2≈4.5*10^16J相當於125億度的電能，目前全世界每年的總耗電量約為25萬億度，那麼125
  • 質能方程描述質量和能量是等價的,那麼能量可以轉化為物質嗎?
    狹義上理解，能量和物質是分開的，兩者可以相互轉化，比如兩個高能光子相碰，就有可能產生正負電子對；廣義上理解，能量和物質則是統一的。在核聚變與核裂變中，質量發生虧損，然後釋放巨大的能量，這也是氫彈與原子彈的爆炸原理，理論上說相反過程的反應也是可以進行的，但是難度非常大。愛因斯坦的狹義相對論描述到，質量和能量可以相互轉化，也就是大名鼎鼎的質能方程，微小的質量可以轉化為巨大的能量，比如在廣島原子彈中，質量虧損還不到1克。
  • 根據質能方程,物質能從純能量中產生嗎?
    從愛因斯坦的狹義相對論中，可以推導出著名的質能方程：E=mc^2其中E為能量，m為質量，c為真空中的光速（299792458米/秒）。從中我們知道，任何物質都蘊含著巨大的能量。通過計算可知，只要大約1.1噸的物質完全轉化為能量，就相當於全人類目前一年所消耗的能量。原子彈、氫彈、恆星以及正反物質湮滅都是利用了質量轉變為能量的原理，所以這些過程才會產生巨大的能量，例如，之所以太陽每秒能夠產生3.8×10^26焦耳的能量，是因為每秒有大約426噸的氫原子核轉變為能量。既然質量能夠轉變成能量，那麼，能量反過來能否產生質量呢？
  • 我們能不能批判愛因斯坦的質能方程E=mc²?
    我們知道動能是一種能量，在牛頓力學中，動能正比於質量以及速度的平方。那麼，在愛因斯坦的質能方程中，能量肯定也正比於正比於質量以及速度的平方，所以這裡的速度無論是不是光速，至少速度一定是平方項，而不能是你說的一次方或者三次方，這個是最簡單也是最重要的物理分析——量綱分析。
  • 原子彈威力那麼大,愛因斯坦後悔發現E=mc質能方程了嗎?
    氫彈的威力有目共睹，比如全世界威力最大的氫彈是當量5800萬噸，它的總質量達到了27噸，不過真正轉換為能量的質量不過2.9千克而已，當然氫彈爆炸的能量完美遵循了質能方程，愛因斯坦將這個不應該被人類掌握的能量從魔鬼的手中釋放了出來，他會有一絲後悔的想法嗎？質能方程是怎麼來的？
  • 如何理解愛因斯坦的質能方程,質量是如何消失的
    文/科學新視界，百家號首發，轉載請註明來源於百家號在愛因斯坦誇時代的提出質能方程以前，人們總是講質量和能量做了絕對的區分，那時候科學家認為，質量和能量是不一樣的，質量有實體，而能量像是空中樓閣，只能間接的測量，並沒有精準的定義
  • 沒有愛因斯坦的質能方程就沒有原子彈的出現?事實並非如此
    提到「愛因斯坦」、「質能方程E=mc^2」以及「原子彈」這三個詞，很多人就會聯想到一句話，愛因斯坦的質能方程為原子彈的提出和製造提供了理論基礎。也就是說，如果當年愛因斯坦沒有提出狹義相對論，沒有發現質能方程，那麼人類就不能製造出原子彈。
  • 網友問:愛因斯坦的質能方程,是怎麼推導出來的?
    利用洛倫茲變換，很容易推導出質能方程。質能方程是愛因斯坦，在1905年發表的論文《物體慣性時候決定其內能？》中提出來的，描述了物質的質量和能量之間的關係。利用相對論質增關係，然後結合動量定理和動能定理，就可以推導出質能方程。相對論動能E=mc^2-m0c^2=Δmc^2，其中Δm=m-m0。描述：一個物體包含的總能量，可以分為相對論質增效應的能量，和一個固有能量m0c^2。
  • 根據愛因斯坦的質能方程,1公斤杯子和1公斤白菜蘊含能量一樣嗎?
    但是要把普通物質轉化為能量非常難，目前人類能做到的就是核聚變與核裂變，其中核聚變反應發生的質量虧損率約為0.7%；理論上能達到100%質能轉化的，只有正反物質湮滅。愛因斯坦通過狹義相對論推導出了質能方程，質能方程描述，任何有靜止質量的物體，都蘊含著遠遠高於化學反應的能量，甚至從某種程度上說，質量和能量是統一的。
  • 1個原子轉化為能量功率有多大,能推動電瓶車跑多遠?
    一根頭髮絲的直徑在60~100μm（微米）之間，1mm（毫米）=1000μm，1μm=1000nm，一根頭髮的斷面上就可以並排排列數千億個原子，你覺得一個原子轉化為能量能夠推動這根頭髮嗎？這根頭髮與電動車又有多大的差距？質量與能量的關係。
  • 愛因斯坦的質能方程E=mc^2,能量怎麼會與光速產生關係?
    不過這個公式就是這樣，簡單的幾個字符為我們道明了宇宙中質量和能量之間的關係，它們其實是同一事物的不同表現形式，不過有很多朋友不明白的是，為何質量物體中所包含多少能量會和光速這個宇宙常量有關係，而且為啥就是光速的平方呢？而不是立方？或其他？簡單的說，質能方程之所以是我們現在看到的樣子，其實是因為動量和能量守恆的結果。下面我們就具體分析下。
  • 質能方程E=mc^2的推導過程是怎樣的?
    質能方程是從愛因斯坦的狹義相對論中所推導出來的，為了得到這個方程，先要了解質增效應。