根據質能方程式,一斤電若轉化成能量,足夠人類使用多久?

2021-01-08 奇點先驅

筆者-小文

自18世紀60年代人類開展了工業革命以來,勞動力得到了空前的解放,隨著蒸汽機的發明和使用,人類進入了「蒸氣時代」。

而後來,在100多年後人類的生產力再次迎來大革命,電力開始走進了人們的生活,從此人類進入了「電氣時代」。

石油、煤炭、天然氣等等不可再生資源固然重要,但相比人類廣泛運用的電力,電氣比石化資源更加環保,且獲得的途徑多種多樣。

人類可以使用風力發電、火力發電以及水力發電和太陽能發電等等,而隨著科技的進步,越來越多先進的電器產品被研發出來,人類使用的電力也在逐漸增加。

那麼,在現有條件下,如果有一斤的電,可以足夠人類使用多久呢?根據統計的數據才知道,人類每天對於資源的需求是多麼的可怕。

說到質量和能量的等價關係,很多人都會聯想到愛因斯坦的質能方程式E=mc^2,在1905年,愛因斯坦發表了4篇對後世影響深遠的論文,其中包括布朗運動、光電效應、狹義相對論等等。

而質能方程式則是最後一篇論文中提出來的,它是對於狹義相對論的一種補充,很多人都對質能方程式存在誤解,認為這條公式就是展現了原子彈在爆炸時損失的部分質量轉化成了能量。

實際上,愛因斯坦的質能方程式是為了表達一種「統一」,正如人們將時間和空間統概在一起,成了「時空」,而質能方程式則是實現了質量和能量的統一。

而要想知道一斤電足夠人類使用多久,就必須知道全世界人均用電量,並代入公式中去,以2018年全球人均用電量為例子,總用電量是3130.71度。

按照2018年的全球人口數量統計,全世界一共有75.94億人,那麼人均用電量就是23.77萬億度,而一小時就需要耗電27.14億度。

再看看質能方程式E=mc^2,其中E代表能量,m則是質量,一斤電就是500克,c則是光速,按照公式,一斤電擁有1.2472*10^10度電,也就是124.72億度電。

按照全世界人均一小時的用電量來看,一斤電也只夠全人類使用4.6小時而已,可見,人類對於電力的消耗是如此之大。

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  • 一斤電等於多少能量,能供全世界使用多久?
    我們都知道,電能其實是能量單位,而「斤」其實是重量單位。在日常生活中,我們一般都是用「度」來描述電,這是老百姓的用法。在物理學中,我們一般用「焦耳J」或者「瓦特W」來描述電能和電功率;用千克來描述質量。而"1斤的電能可供全世界使用多久?」乍一聽起來怪怪的,但到底是不是成立,我們還是需要從理論出發。其實這個問題的核心是,電能能不能用「斤」來描述。
  • 愛因斯坦質能守恆定律究竟對不對?人類為何不能用能量轉化物質?
    各種各樣的物質組成了宇宙,所以地球也是由這些物質組成的,人類的生存與發展也離不開這些物質,人類利用這些物質獲得能量,而這些能量推動了人類文明的發展。從一開始的鑽木取火,到現在的石油天然氣的燃燒,這些物質都在為人類不斷的提供能量。愛因斯坦曾經提出過一個非常著名的方程,名叫質能方程。
  • 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?
  • 愛因斯坦質能方程式百年後證明為正確
    據美國物理學家組織網報導,雖然歷時100多年時間,但愛因斯坦的著名質能方程式E=mc2最終得以確證,這要歸功於法國、德國和匈牙利物理學家的共同努力
  • 動靜質量變換與質能轉化
    大家把這個方程理解為質能方程是不對的。愛因斯坦在推導動靜質量的變換公式時,得出這個方程,不過,他搞錯了。他把光速引入方程式是不恰當的。物體的動質量和靜質量都和光速沒有關係,因為不僅物體而且光本身都不以不變的速度運動。光速不可以引入方程作為係數計算物體動靜質量變換。要作動靜質量的變換,方程式可不是這樣的。通過這個方程計算,誤差也太離譜了。這個方程與質能轉化沒有關聯,這是一個錯誤的動靜質量變換公式。
  • 人類為什麼不能用能量轉化成物質?質能方程到底告訴我們什麼?
    有人提問:如果能量守恆定律是對的,人類為什麼不能用能量轉化物質?但是能量與物質有密切的關係,能量可驅使物質循環,物質是能量的載體。 很多人舉反例說植物能將光能轉化為物質,這種說法很明顯是錯誤的。光合作用的本質是植物將光能轉化成化學能儲存在有機物中,這還是涉及到能量之間的轉化,而非能量轉化為物質,只是這個過程發生在植物體內。
  • 物質轉化能量很難,但能量轉化物質卻很簡單,人人都能做到
    而愛因斯坦最廣為人知的,大概就是他提出的質能方程式了,E=mc,簡單而又神奇,它為我們的科技提供無限的可能,由於地球傳統能源的枯竭,我們的目光總是聚集在物質轉化為能量上面。到今天,我們研究出了很多物質轉化為能量的方法,在這裡強調一下,煤和石油等等物質的燃燒不是物質轉化為能量,物質轉化為能量的方法可以分為三大類。
  • 用愛因斯坦的質能方程計算,500克的電能等於多少千瓦時的電能?
    最近在網上看到了一個十分有趣的問題:「一斤電可以供全球用多久」?首先,電是不能用斤這樣的單位來描述的,因為電作為能量是沒有質量的,我們只能用愛因斯坦的質能方程計算,能量和物質之間的等價關係。那麼一公斤電等於多少度電呢?想要解答這個問題,需要用到愛因斯坦的狹義相對論中給出的「質能方程」E=mc^2,這個對人類世界觀產生了重大影響的公式。
  • 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)。
  • 為什麼物質轉化能量容易,而能量轉化物質卻非常難?
    大家已經非常習慣了,認為物質轉化能量不是很正常的一件事嗎,但是很多人卻沒有想過這樣一個問題:根據愛因斯坦的質能方程,物質和能量是可以相互轉化的,也就是物質可以轉化為能量,同樣能量也可以轉化物質。如果能量也可以轉化物質,我們就可以用能量造出煤炭,木頭,黃金,鑽石等物質,可以說只要是物體,都可以通過能量來轉化。
  • 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?
  • 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。
  • 人類為什麼不能用能量轉化物質?質能方程到底告訴我們什麼?
    有人提問:如果能量守恆定律是對的,人類為什麼不能用能量轉化物質?但是能量與物質有密切的關係,能量可驅使物質循環,物質是能量的載體。很多人舉反例說植物能將光能轉化為物質,這種說法很明顯是錯誤的。光合作用的本質是植物將光能轉化成化學能儲存在有機物中,這還是涉及到能量之間的轉化,而非能量轉化為物質,只是這個過程發生在植物體內。
  • 死亡方程式!他的一個方程式到底擁有多大「能量」?答案醍醐灌頂
    方程式的創造者大家都不陌生,沒錯,他就是愛因斯坦!這位1987年出生的偉人,一生為人類做出了重大貢獻,甚至能夠毫不誇張的說,因為愛因斯坦,人類科技至少少走了百年!這一點都不誇張,就好比今天要說的這個死亡方程式!
  • 質量轉化為能量?愛因斯坦真沒這麼說過,人類被誤導了100多年
    對於核彈的誕生及其原理,不少人都會牽扯到愛因斯坦的質能方程式,但事實上,愛因斯坦所研究的質能方程式和原子彈只有「半毛錢」關係罷了。質能方程式是1905年愛因斯坦連同《論動體的電動力學》論文中一併提出的,這篇論文也被認為和後來的狹義相對論有著重要的關聯,在100多年前,人們就已經意識到了電子的存在。
  • 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
  • 能量重新轉化成物質可行!
    能量重新轉化成物質可行!物質是可以生成能量的,而且我們在生活中時時刻刻都在見證物質轉化成能量的過程,比如說煤炭燃燒釋放出熱能,石油的利用等。那麼這裡就出現了一個疑問,這個過程可以逆反嗎?也就是說能量變成物質可行嗎?
  • 按照質能方程,一根粉筆釋放的能量,能夠蒸發全部海洋嗎?
    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。
  • 人類的科技難題:物質可以轉化為能量,那能量能轉化成物質嗎?
    人類的科技難題:物質可以轉化為能量,那能量能轉化成物質嗎?其實物質和能量之間的轉化,它涉及到的物質結構的微觀層面問題,人類目前的科技手段來說,我們還停留在宏觀宇宙的基本操作狀態下,對於微觀物質結構的理解還遠遠不夠。
  • 一斤鹽溶於一斤水,最後的總重量小於兩斤?
    同樣,對於一個封閉系統中物體的總能量來說,按照經典物理學確立的另一個守恆定律-能量守恆定律解釋,其能量的總和也不會發生變化。因此,如果按照經典物學來衡量上述問題,一斤鹽溶在一斤水中,總質量是兩斤無疑。根據該方程,科學家們通過推算,依據動能定理和動量定理,得出物體所包含的能量與質量差異之間的關係,最終形成了質能方程,即EK=m*c^2-m0*c^2。