核裂变、核聚变、正反物质湮灭三者与E=mc^2之间分别是什么关系?

时间:2023-03-11 07:05:50 阅读: 最新文章 文档下载
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核裂变、核聚变、正反物质湮灭三者与E=mc^2之间分别是

什么关系?

不管是核裂变、核聚变还是正反物质湮灭,这其中都涉及到质能转换,其规律符合质能方程:

E=mc^2

其中E是能量,m是质量,c是真空中的光速(约为30万千米/秒)。

质能方程是爱因斯坦创立的狭义相对论的一个重要推论,它揭示了物质和能量之间的关系。根据这个公式,对于1千克的物体,当它完全转变为能量时,所会释放出的能量为9亿亿焦耳,这相当于240万吨的TNT同时发生爆炸,或者相当于120枚投向长崎的胖子原子弹同时发生爆炸,所以物质蕴含着相当高的能量。尽管如此,物质很难完全转变为能量,只有像核裂变、核聚变以及正反物质湮灭才有可能实现质能转换。

在核裂变反应中,较重的原子核分裂为较轻的原子核。反应后所产生的原子核总质量低于反应前原子核总质量,这意味着其中有一部分的质量损失掉了,它们会转化为巨大的能量,这是原子弹的基本原理。

在核聚变反应中,较轻的原子核结合成较重的原子核。就像核裂变反应一样,核聚变反应后所产生的原子核总质量低于反应前原子核总质量,所以反应过程中出现了质量亏损,它们会转化为巨大的能量,这是氢弹以及恒星能量来源的基本原理。

而在正反物质湮灭过程中,不像核裂变和核聚变反应只有一小部分的质量会转化为能量,正物质和反物质的所有质量全部都会转化为能量,所以正反物质湮灭会释放出巨大的能量。

因此,当涉及核裂变、核聚变和正反物质湮灭时,质能方程中的质量用Δm表示更为恰当,只有亏损的质量才会转化为能量。


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