质能方程式?
编辑本段质能方程的推导
首先要认可狭义相对论的两个假设: 1、任一光源所发之球状光在一切惯性参照系中的速度都各向同性总为c; 2、所有惯性参考系内的物理定律都是相同的。 如果你的行走速度是v,你在一辆以速度u行驶的公车上,那么你当你与车同向走时,你对地的速度为u+v,反向时为u-v,你在车上过了1分钟,别人在地上也过了1分钟——这就是我们脑袋里的常识。也是物理学中著名的伽利略变换,整个经典力学的支柱。该理论认为空间是独立的,与在其中运动的各种物体无关,而时间是均匀流逝的,线性的,在任何观察者来看都是相同的。 而以上这个变换恰恰与狭义相对论的假设相矛盾。 事实上,在爱因斯坦提出狭义相对论之前,人们就观察到许多与常识不符的现象。物理学家洛伦兹为了修正将要倾倒的经典物理学大厦,提出了洛伦兹变换,但他并不能解释这种现象为何发生,只是根据当时的观察事实写出的经验公式——洛伦兹变换——而它却可以通过相对论的纯理论推导出来。 然后根据这个公式又可以推倒出质速关系,也就是时间会随速度增加而变慢,质量变大,长度减小。 一个物体的实际质量与其运动状态的关系可表示为:M=m/{1-√[(v/c)^2]} (M为实际质量,m为静止时质量) 当外力作用在静止质量为m0的自由质点上时,质点每经历位移ds,其动能的增量是dEk=F·ds,如果外力与位移同方向,则上式成为 dEk=Fds,设外力作用于质点的时间为dt,则质点在外力冲量Fdt作用下,其动量增量是dp=Fdt,考虑到v=ds/dt,有上两式相除,即得质点的速度表达式为v=dEk/dp,亦即 dEk=vd(mv)=(V^2)dm+mvdv,把爱因斯坦的质量随物体速度改变的公式平方,得(m^2)(c²-v²)=m0^2*c^2,对它微分求出:mvdv=(c^2-v^2)dm,代入上式得dEk=c^2*dm。上式说明,当质点的速度v增大时,其质量m和动能Ek都在增加,质量的增量dm和动能的增量dEk之间始终保持dEk=c^2*dm所示的量值上的正比关系。当v=0时,质量m=m0,动能Ek=0,据此,将上式积分,即得 ∫Ek0dEk=∫m0m c^2*dm(从m0积到m)Ek=mc^2-m0c^2 上式是相对论中的动能表达式。爱因斯坦在这里引入了经典力学中从未有过的独特见解,他把m0c^2叫做物体的静止能量,把mc^2叫做运动时的能量,我们分别用E0和E表示:E=mc^2 , E0=m0c^2 一、质能方程的三种表达形式 表达形式1:E0=m0c2 上式中的m0为物体的静止质量,m0c2为物体的静止能量.中学物理教材中所讲的质能方程含义与此表达式相同,通常简写为 E=mc2. 表达形式2:E=mc2 随运动速度增大而增大的量.mc2为物体运动时的能量,即物体的静止能量和动能之和. 表达形式3:ΔE=Δmc2 上式中的Δm通常为物体静止质量的变化,即质量亏损.ΔE为物体静止能量的变化.实际上这种表达形式是表达形式1的微分形式.这种表达形式最常用,也是学生最容易产生误解的表达形式. 二、物体的静止能量 物体的静止能量是它的总内能,包括分子运动的动能、分子间相互作用的势能、使原子与原子结合在一起的化学能、原子内使原子核和电子结合在一起的电磁能,以及原子核内质子、中子的结合能…….物体静止能量的揭示是相对论最重要的推论之一,它指出,静止粒子内部仍然存在着运动.一定质量的粒子具有一定的内部运动能量,反过来,带有一定内部运动能量的粒子就表现出有一定的惯性质量.在基本粒子转化过程中,有可能把粒子内部蕴藏着的全部静止能量释放出来,变为可以利用的动能.例如,当π0介子衰变为两个光子时,由于光子的静止质量为零而没有静止能量,所以,π0介子内部蕴藏着的全部静止能量 三、质量和能量的联系 在经典力学中,质量和能量之间是相互独立、没有关系的,但在相对论力学中,能量和质量只不过是物体力学性质的两个不同方面而已.这样,在相对论中质量这一概念的外延就被大大地扩展了.爱因斯坦指出:“如果有一物体以辐射形式放出能量ΔE,那么它的质量就要减少ΔE/c2.至于物体所失去的能量是否恰好变成辐射能,在这里显然是无关紧要的,于是我们被引到了这样一个更加普遍的结论上来.物体的质量是它所含能量的量度.”他还指出:“这个结果有着特殊的理论重要性,因为在这个结果中,物体系的惯性质量和能量以同一种东西的姿态出现……,我们无论如何也不可能明确地区分体系的‘真实’质量和‘表现’质量.把任何惯性质量理解为能量的一种储藏,看来要自然得多.”这样,原来在经典力学中彼此独立的质量守恒和能量守恒定律结合起来,成了统一的“质能守恒定律”,它充分反映了物质和运动的统一性. 质能方程说明,质量和能量是不可分割而联系着的.一方面,任何物质系统既可用质量m来标志它的数量,也可用能量E来标志它的数量;另一方面,一个系统的能量减少时,其质量也相应减少,另一个系统接受而增加了能量时,其质量也相应地增加. 四、质量亏损与质量守恒 当一组粒子构成复合物体时,由于各粒子之间有相互作用能以及有相对运动的动能,因而,当物体整体静止时,它的总能量一般不等于所有粒子的静止能量之和,即E0≠∑mioc2,其中mi0为第i个粒子的静止质量.两者之差称为物体的结合能:ΔE=∑mioc2-E0.与此对应,物体的静止质量M0=E0/c2亦不等于组成它的各粒子的静止质量之和,两者之差称为质量亏损:Δm=∑mio-M0.质量亏损与结合能之间有关系:ΔE=Δmc2. 由于在中学物理教材中,对此式的解释较浅,因此,有些学生就误认为,核反应过程中,质量不再守恒,且少掉的质量转化为能量了. 我们知道,质量的转换与守恒是物体系统运动过程中的最基本规律.通常情况下,质量守恒是在低速条件下的静止质量守恒,在高速情况下,静止质量与运动质量相互转化,总质量仍然守恒.如在电子光子簇现象中,当一个高能电子或光子进入原子序数较高的物质中,在很短距离内就可以产生许多电子和光子.在这个级联过程中,粒子的静止质量与运动质量相互转化.但在级联前后,总质量保持守恒.又如光的辐射过程是辐射系统的内能转变为辐射能的过程,辐射系统质量的相应减少,不过表示它的一部分质量转化为光子的质量而已.
编辑本段质能方程:E=mc^2是否违背了质量守恒定律?
质能方程并不违反质量守恒定律,质量守恒定律是指在任何与周围隔绝的体系中,不论发生何种变化或过程,其总质量始终保持不变。或者说,化学变化只能改变物质的组成,但不能创造物质,也不能消灭物质,所以该定律又称物质不灭定律。 而质能方程是表述了质量和能量之间关系,所以不违背质量守恒定律。 质能方程的英文读法 E equals M C squared. E is equal to M C squared. 也可以用解释的方法念 Energy is equal to mass multiplied by the square of the speed of light. 举个例子:某人把一粒沙子以光速百分之99.7的速度扔向一堵墙壁,墙会发出巨响并出现裂缝;以光速百分之99.9扔的话那面墙将不复存在~~~ 上面这个例子不太准确,当一粒沙子以接近光速飞行时,首先此情况要发生在真空中,否则沙子早由于与空气的摩擦熔化掉了。其次,由于沙子速度非常高,它会直接穿过墙壁。根据质量守恒定律,设沙子质量为m1,以光速C飞行,撞击墙壁后带走的那部分质量为m2,其后整体速度为V,则有m1c=(m1+m2)V,穿过墙产生的热量为Q=0.5m1c^2-.05(m1+m2)V^2
能斯特方程式怎么解释?
式中E——某一定浓度下的电极电势;E——标准电极电势;R——气体常数(8.314J·K-1mol-1);T——温度(K);n——电极反应中得到和失去的电子数;F——法拉第常数(96485C·mol-1);[氧化型]或[还原型]——氧化型物质或还原型物质的浓度.应用这个方程时应注意:①方程式中的[氧化型]和...
列方程时能把方程式列为x=1.5÷25吗?
列方程时不能把方程式列为x=1.5÷25。方程是含有未知数的等式。列方程的时候,先要根据已知条件找到等量关系,也就是什么跟什么是相等的,这样就可以列出方程了。
能斯特方程式怎么写?
在电化学中,能斯特(Nernst)方程用来计算电极上相对于标准电势(E0)来说的指定氧化还原对的平衡电压(E)。能斯特方程只能在氧化还原对中两种物质同时存在时才有意义。在常温下(25°C=298.15K),有以下关系式:能斯特能斯特因此,能斯特方程可以被简化为:能斯特在25°C:能斯特能斯特R是...
能与酸发生反应的化学方程式
H2O(实验室制取二氧化碳)NaHCO3+HCl==NaCl+CO2↑+ H2O7.还原性2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O4HCl(浓)+MnO2==加热==MnCl2+2H2O+Cl2↑14HCl(浓)+K2Cr2O7==3Cl2↑+2CrCl3+2KCl+7H2ONaClO+2HCl==NaCl+Cl2↑+H2O另外,盐酸能与硝酸银溶液反应,生成不溶于稀硝酸的氯化银...
能斯特方程式是什么?
能斯特方程表示的是:在非标准状态下,一个电对电极电势的大小。电对很容易理解 一个具有氧化性物质和他被还原成的东西就构成一对电对。例如Zn(2+)和Zn是一个电对;MnO4(-)和Mn(2+)是一个电对,等等。电极电势是对一个电对而言的。只有电对才有电极电势。我们把电对Zn(2+)和Zn的电极电势...
求一些化学的反应方程式:(最好能有三条)
1.O2+2CO=点燃=2CO2 一氧化碳的燃烧 C+CO2=高温=2CO H2+O2=点燃=H2O 氢气的燃烧 6FeO+O2=2Fe3O4 氧化亚铁氧化 2.CaO+H2O=Ca(OH)2 氧化钙与水反应 NH3+HCl=NH4Cl 氨气与氯化氢反应 CO2+H2O=H2CO3 二氧化碳溶于水 3.2HgO =加热=2Hg + O2↑ 加热氧化汞 2H2O=...
依据质能方程可以将质量转化为能量,能否用能量生成1g的质量呢?
未来或许人类可以实现这样的壮举,但是,从目前科学界的发展状况来看,很显然,人类是做不到将“能量”直接生成为“质量”的。毕竟,“质能方程式”并不是大众所想像中的那个样子。谁才是人类文明迄今为止,最为伟大的物理学家?是当年曾经开天辟地,用万有引力定律改变...
谁能给发20个化学方程式谢谢了
谁可以帮我写下下面几个化学方程式。万分感谢 1 2016-02-27 9年级上册的20个化学方程式。谢谢 5 2011-06-19 谁能发给我高中的化学方程式和主要现象谢谢, 1 2011-01-15 谁能帮我把高中的化学方程式总结出来 还要加深一点的 谢谢了 1 2014-10-15 求20个酸和盐生成新酸和新盐的化学方程式如题 谢谢...
能斯特方程计算电极电势
电极电势影响因素:影响电极电势的因素是离子的浓度、溶液的酸碱性、沉淀剂和络合剂,判断的因素是能斯特方程。能斯特方程式:标准电极电势是在标准状态下测定的。如果条件改变,则电对的电极电势也随之发生改变。电极电势的大小,首先取决于电极的本性,它是通过标准电极电势来体现的。其次,溶液中离子的...
什么是化工过程的能量衡算与能量分析?
对一个敞开体系,以过程的设备为体系,即为稳流体系。其能平式可化为 把上式中第一项进、出分开,即得:单位质量的稳流体系的能量方程式:式中∆H。∆u2\/2、g∆Z、Q和Ws分别为单位质量的流体经过设备时的焓变、动能变化、位能变化、...
长兴申施慧:[答案] 质能方程的含义是物体的能量与其质量成正比. 爱因斯坦著名的质能方程式E=mc^2,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速. 与质量守恒定律、能量的关系 质能方程:E=mc^2是否违背了质量守恒定律?质能方程并不违反质量守恒定律,质量守恒定...
隆尧县17871959967: 动能方程 势能方程 质能方程 分别是什么 - ?
长兴申施慧:[答案] 动能方程是E=1/2mv² 势能方程E=mgh 质能方程E=mc²(c是光速)
隆尧县17871959967: 爱因斯坦质能方程式 - ?
长兴申施慧:[答案] E=mc^2 E是能量,m是质量,c是光速
隆尧县17871959967: 解释下质能方程 - ?
长兴申施慧:[答案] 技术推法 第一步:要讨论能量随质量变化,先要从量纲得知思路:能量量纲[E]=[M]([L]^2)([T]^(-2)),即能量量纲等于质量量纲和长度量纲的平方以及时间量纲的负二次方三者乘积.我们需要把能量对于质量的函数形式化简到最简,那么就要求能量函数...
隆尧县17871959967: 质能方程______,它表示质量与能量之间是______关系. - ?
长兴申施慧:[答案] 1905年,爱因斯坦发现了物质质量m与能量E之间的关系,即著名的质能关系式:E=mc2, 故答案为:E=mc2,对应.
隆尧县17871959967: 爱因斯坦的质能方程表达式是什么?各参量代表什么?是否在任何情况下都适用? - ?
长兴申施慧:[答案] 爱因斯坦著名的质能方程式E=mc^2,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速.相对论的一个重要结果是质量与能量的关系.质量和能量是不可互换的,是建立在狭义相对论基础上,1915年他提出了广义相对论.因为在经典力学中,质量和能量之间是相...
隆尧县17871959967: 怎么理解爱因斯坦质能方程式 - ?
长兴申施慧:[答案] 根据E=mc2可推出一千克纯物质完全裂变可产生巨大的能量,由此发明了原子弹.质能方程和速度方程代换可推出Ek=1/2mv2,即动能定理
隆尧县17871959967: 质能方程式什么东西? - ?
长兴申施慧: 你好!质能公式(E=MC^2)而作的实验,即物理学家们依靠采用原子核捕获中子实验来测定各个分量的办法来确认.虽然从物理学研究范围上表明有许多科学家正在为证明质能方程(E=MC2)正确与错误付出努力,但从该种方法和结果分析来看,我们并不认为美国科学家就完全证明了质能方程(E=MC2)的正确性.谢谢采纳!
隆尧县17871959967: 质能方程的全面解释 - ?
长兴申施慧: 质能方程式E=mc^2,E表示能量,m代表质量,而c则表示光速. 当外力作用在静止质量为m0的自由质点上时,质点每经历位移ds,其动能的增量是dEk=F·ds,如果外力与位移同方向,则上式成为dEk=Fds,设外力作用于质点的时间为dt,则质点在外力冲量Fdt作用下,其动量增量是dp=Fdt,考