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质能方程|爱因斯坦质能方程E=mc²

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质能方程简述

爱因斯坦质能方程的表达式为:E=mc²

公式中,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速(光速为常量,其数值大小c=299792.458km/s)。

质能方程由阿尔伯特·爱因斯坦提出。该方程主要用来解释核变反应中的质量亏损和计算高能物理中粒子的能量。

质能方程表述了质量和能量之间的关系,所以不违背质量守恒定律与能量守恒定律。

质能方程公式说明,物质可以转变为辐射能(能量),辐射能也可以转变为物质。这一现象并不意味着物质会被消灭,而是物质的静质量转变成另外一种运动形式。

爱因斯坦1905年发表的论文——《物体的惯性是否决定其内能》中首次提到了质能方程E=mc²。

质能方程

质能方程公式

质能方程公式:E=mc²

公式中,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速。

针对我们高中生,我更建议大家这样记忆质能方程公式:△E=△mc²

这是因为我们高中物理题中,总是研究质量亏损及其对应的能量释放。什么是质量亏损呢?

什么是质量亏损?

这里王尚举一个例子,便于同学们理解什么是质量亏损,以及质量亏损所释放的能量。

比如说有0.1kg的铀,发生了核变后,铀元素变为了其他元素,而其他所有元素的总质量,只有0.09kg,其他的质量呢?消失了。

消失的质量为△m=0.01kg,同学们根据爱因斯坦质能方程公式△E=△mc²可以估算下大概释放多少的能量,这个数字是不是超乎你的想象?

当然啦,上面举的例子,并不是原子弹爆破的真实数据,笔者这里仅仅是希望同学们搞懂质量亏损是什么意思。

原子弹之父是爱因斯坦吗?

原子弹爆破-质能方程的质量亏损

虽然有一种说法,说爱因斯坦是原子弹之父,其实是个误解。

原子弹之父,其实是奥本海默。核裂变在质能方程出来之前,已经被学者们发现了,但是确没有合理的解释。

也正是因为爱因斯坦的质能方程,某种程度上推动了原子弹的研究进程。只有质能方程可以解释,为什么原子弹有这么大的威力。

原子弹和氢弹,都是利用了质量亏损的原理,利用亏损的质量转化成为了能量。根据爱因斯坦质能方程(△E=△mc²),我们可知核弹的威力是要远远大于化学炸弹。

质能方程的提出者是谁

质能方程的提出者是著名的物理学家爱因斯坦。1905年,爱因斯坦在其著名著作狭义相对论(即论文《物体的惯性是否决定其内能》)中提出了著名的质能方程:E=mc²。

王尚老师辅导书物理自诊断每道题都有视频讲解,哪道题不会扫题旁二维码即可看视频,学习更高效,考试分数更高,欢迎添加微信teacherws咨询。该方程阐明了物质不灭定律和能量守恒定律的实质,指出了两条定律之间的密切关系,使人类对大自然的认识又深了一步。

质能方程

质能方程适用范围

我们这里探讨的质能方程使用范围,仅仅是高中物理教学领域内的。质能方程的应用范围是:原子核。

只要题目中出现原子核的变化,比如核裂变wuli.in或核聚变过程,伴随着质量的亏损(或能量的释放),就是在考查爱因斯坦质能方程的。

质能方程怎么用

我们这里探讨的质能方程怎么用,仅仅是高中物理领域内的。

从质能方程可以看出,探究的是物体能量与质量之间的关系,最初是用来解释核变反应中的质量亏损和计算高能物理中粒子的能量。

简单理解为:若一个核反应事件,质量减少m,则释放的总能量为mc²;

核裂变方程

质能方程怎么用?在解物理题的时候须知,核裂变和核聚变,方程式书写上质量数和电荷数都是守恒的(如上图所示),然而真实的参与反应的质量是亏损的。

王 尚老师辅导书物理自 诊断每道题都有视频讲解,哪道题不会扫题旁二维码即可看视频,学习更高效,考试分数更高,欢迎添加微信teacherws咨询。亏损的能量计算出来,再通过质能方程求解核裂变或核聚变所释放出来的能量。

质能方程的单位

质能方程的单位是焦耳(J),换算成国际单位制是kg·m²/s²;爱因斯坦质能方程(△E=△mc²)中的单位是统一的。

爱因斯坦与质能方程

质能方程与原子弹

质能方程对于原子弹的理论发展是关键性的;可以说质能方程是制造原子弹的最基本的理论公式。实际上,原子弹就是依赖质量亏损而产生巨大的能量的。

通过测量不同原子核的质量和那个数量的独立质子和中子的质量和的差,可以得到原子核所包含的结合能的估计值。

这不仅显示可能通过轻核的核聚变和重核的核裂变释放这个结合能,也可用于估算会释放的结合能的量。注意质子和中子的质量还在那里,它们也代表了一个能量值。

在狭义相对论里,质能方程公式表明能量和质量等同。虽然很多人并不确切地知道这个公式的真实含义,但它已经成为人类历史上最有名的公式之一,并成为文化的一部分。

质能方程学习问题与王尚老师答疑

王尚老师物理答疑

学生问题1:王老师您好,请问原子弹或氢弹,能够把所有的质量都转化为能量吗?

王尚老师:不能。原子弹利用的是核裂变,而氢弹利用的是核聚变。两者都只能把自身质量的一部分转化为能量。我们通过教材中核裂变与核聚变的反应式可以看出,要么是大核变小核,要么是小核变大核,方程的右侧不可能没有元素,否则电荷数也没有办法守恒啊。所以说,原子弹或氢弹质量不可能全部消失转化为能量。请同学们利用物理自诊断专题43和专题44典型题和我的视频讲解,来更加深入理解这个问题和原子核的其他重要考点。

学生问题1:王尚老师您好,什么是质量亏损?

王尚老师:举一个例子便于同学们理解什么是质量亏损,以及质量亏损所释放的能量。比如说有0.1kg的铀,发生了核变后,铀元素变为了其他元素,而其他所有元素的总质量,只有0.09kg,其他的质量呢?都消失掉了。总的消失质量为△m=0.01kg,同学们可以根据爱因斯坦质能方程公式△E=△mc²估算下大概释放多少的能量,这个数字是不是超乎你的想象?当然啦,上面笔者举的例子,并不是原子弹爆破的真实数据,我仅希望借助此案例帮同学们搞懂质量亏损是什么意思。

参考文献

爱因斯坦的光电效应http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/437787.html

核裂变http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481796.html

核聚变http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481797.html

什么是1U?U的概念详解http://i.gaozhongwuli.com/resource/14044.html

放射性元素http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481798.html

为什么1u等于931.5Mev?http://blog.gaozhongwuli.com/26768

爱因斯坦与原子弹http://blog.teacherws.com/study/5981.html

德布罗意波http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481800.html

卢瑟福的散射实验http://blog.teacherws.com/wen/13432.html

高中物理选修3-5核心考试要点http://gaozhongwuli.com/zongjie/x35/481815.html

作者:王尚,苏阳。校正:齐思源。版权归属高中物理网(gaozhongwuli.com),严禁转载。

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本文发表于2018年04月17日;标签归档: ;本站文章拒绝任何形式转载,否则法庭见。