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質能方程中核反應損失的品質全部轉化為能量了嗎?

愛因斯坦質能方程給出了能量和品質之間的聯繫, 能量和品質可以相互轉換。 這一方程可以用多種方法推導出來, 也經受了無數實驗的檢驗。 大到星系、宇宙的演變, 小到粒子的衰變, 它們都要遵守質能方程這一規則。

光速是一個比較大的物理量, 質能方程的出現讓人認識到原子核內部存在著巨大的能量。 原子彈、氫彈、核電站等巨大能量的理論來源就是E=mc², 在核裂變或核聚變中, 生成物的品質要小於反應物的品質, 虧損的品質△m乘以光速c的平方即為核反應中釋放的能量。

愛因斯坦質能方程不僅適用於核反應, 也適用於任何有能量轉化或轉移的情況。 中學階段學習化學時曾經學過品質守恆定律, 化學反應中反應物的品質之和等於生成物的品質之和。 根據愛因斯坦質能方程, 反應物的品質並不等於生成物的品質, 因為化學反應過程中必定有化學能釋放出來,

有能量釋放就會有品質虧損, 並且虧損量和釋放出的化學能之間也滿足質能方程E=△mc²。 化學課上認為化學反應前後品質不變, 是因為品質的虧損量△m實在是太小了, 直接忽略不計了。

將一隻鍋放在爐子上加熱, 如果按照中學時學過的知識, 鍋的品質不會增加。 不過鍋加熱後內能會增加, 根據質能方程, 鍋的能量增加了就意味著品質也會增加, 增加量也可以用△E=mc²算出來。

應該是這麼理解:在質能方程中, 是物體的“靜止品質”對應有這麼多的能量, 注意!是靜止品質, 而不是“全部品質”。 所對應的能量, 是物體固有的, 但如何釋放出來, 又以何種形式釋放出來, 不是那麼簡單的。

但不能理解成為“品質消失了, 全部轉變為能量。 ”實際上, 不存在“脫離物質運動的能量”, 能量本身的意義, 是“物體運動做功本領的量度。 ”脫離物質運動談能量, 其實是“無源之水, 無本之木。 ”

在核反應中, 反應過程中損失的靜止品質, 確實都轉化成為能量了。 這不僅僅是在核反應中所測量到的結果,

在核衰變過程中也測量到了同樣的結果, 而且精確度更高。 (主要是因為實驗條件可以精確控制。 )

那麼, 這樣被釋放出來的能量(核能)是以什麼形式表現出來的呢?是以核反應產物的動能形式表現出來的。 例如, 在He3(n,p)T這個用來探測中子的著名核反應中,

一個中子被氦3吸收後, 會產生一個質子+一個氚核。 由於這是“放能核反應”, 質子和氚核都會帶有上百keV的能量, 儘管中子的動能才0.025eV, 而氦3核是靜止的, 二者在核反應前的動能可以忽略不計, 但實驗測量到質子和氦3核的動能之和, 正好等於該核反應中損失的靜止品質所對應的能量。 這就證明了“核反應能量是以核反應產物的動能形式釋放出來的”。

當然, 正負電子的湮滅反應, 也精確的證明了這個結論。 湮滅反應後產生的兩個光子能量, 精確的等於正負電子的靜止品質所對應的能量。

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)

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