核反应公式,核反应的计算

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-04-04 14:35:47

很多人都知道,质能方程是爱因斯坦提出的,用公式表示为E=mc^2。其实很多人对它的理解是存在误区的,很多人认为:在核反应中发生质量亏损,少掉的质量转变为能量释放出来,就以为核反应质量不守恒,其实这种观点不正确,那真正的质能方程的含义是什么?这得从方程的起源说起。

核反应公式,核反应的计算(1)

从本质说起

质量指的是物体所含物质的多少,比如一块铁,它所含的铁物质越多,那就说它的质量越大。如果稍微深入一点来讲,质量是物体平动的惯性的度量,我们常说质量越大,惯性也越大就是这个意思。

核反应公式,核反应的计算(2)

而能量是一个更广的量,它的含义非常丰富。比如有两个一样大的铁球,两个的温度分别是200℃和600℃,那我们说温度高的能量更多,其实这里的能量就是温度的一个体现。而对于物体来说,能量的含义应该是它所含的能量的总和,从内部来看,就是分子动能和分子势能,从外部来看,包括物体的机械能等,当然这些能量都是力学的具体体现。

核反应公式,核反应的计算(3)

在爱因斯坦之前,或者说物理处于牛顿的经典物理时代,科学界都认为质量与能量是没有联系的,两者相互独立。事实上中学阶段所学习的基本都是经典物理,近代物理学习不多,也就会让很多人对两者的关系认识不透,有些以为没什么联系,另外一些就只知道质能方程,但是局限于对质能方程的描述不够,导致这部分人认识只局限于E=mc^2。

质能方程的真正解读

任何静止的物质都具有能量,这些能量包括内能(分子动能和势能的总和)、原子内部粒子之间的结合能等。静止物体具有能量是相对论的一个重要结论,这说明物质内部的分子永不停息地做运动。因此,反过来说,内部形成的能量也就反映了宏观的惯性,而惯性唯一的度量就是我们俗称的质量。换句话说,质量是和能量联系在一起的,这是经典物理所不具备的认知。

核反应公式,核反应的计算(4)

质量的表现,在宏观的层面来讲,主要是惯性以及物质间的引力作用。而能量却是通过对外做功或者热传递表现出来。但是两者其实密不可分,是完全能联系在一起的。所以质能方程的出现,绝对是对物质本身属性的一种描述,这也是它最为伟大的地方。

核反应中的质量亏损的理解

前文我们讲到,因为中学课本对质能方程的提及不够深刻,导致很多人产生一种误解,认为核反应中质量的亏损转化成了能量,其实这种观点不正确。如果认为亏损的质量转变成了能量,那必定会得出核反应中的质量不守恒。而质量守恒是一个普遍性的规律,不只是化学反应质量守恒,核反应也应遵守这条规律。

核反应公式,核反应的计算(5)

其实,核反应虽然发生了质量的亏损,但是这亏损的质量不应该理解为转变成能量,而应该理解为辐射的质量,这里的辐射就是释放的核能。所以总的来说,质量并不是真的亏损,而是一种形式转化为另一种形式的质量而已。

核反应公式,核反应的计算(6)

科学发展历来都是一个艰难的过程,我们在享受如今科学带来便利的同时,也应缅怀对科学默默奉献的无数科学巨人。在这里,编者想说的是,虽然核反应对人类造成过一些不同程度影响的灾难。但是,我们应该要明白绝大多数科学家对核本质的研究,也只是对科学的一种态度,对事物本质的一种好奇。核能虽然可怕,如果人类能合理的利用,这将是人类最为正确的选择!

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