质能等价

我们来讨论质能等效性。这是爱因斯坦狭义相对论的结果。现在我不打算讲所有的背景，为什么它是正确的，但我们会讲一点它的含义。

这意味着质量是集中的能量所以无论什么时候你有质量，这意味着你有很多很多的能量就在那里。多少能量?它由爱因斯坦著名的公式e=mc²给出。M是质量，我们用千克表示，c是真空中的光速大约是3乘以10的8次方米每秒。3亿单位为国际单位。我要平方它吗?难怪我们说质量是集中的能量。这个数字是巨大的。举个例子，一个20克的弹珠，只是很小的弹珠，20克，包含的能量相当于一个50万吨氢弹爆炸时释放的能量。像这样的小弹珠。 So why aren't we afraid of marbles?

好吧，这种能量真的很难发布，很难发布。所以，如果你有一个大理石坐在那里，那么你几乎没有办法释放所有能量。释放所有这些群众能源的唯一方法是通过称为物质 - 反物质湮灭的东西。所以我们已经进入了，反物质进来，所有能源都被释放了它们。物质和反物质都有大量但周围没有大量的反物质，很少。所以我们确实有抗电器，所以让我们看看这个过程。我有一个正电子是一种抗电子和电子，它们聚集在一起并湮灭并仅产生能量。这种伽马是指基本上仅为我们目的的能量的光子。那么释放了多少能量？嗯，电子或正电子质量为-31千克的9.11倍。 So the energy that's released 2 mc squared because I got it from the electron and from the positron. And that turns out to be 1.64 times 10 to the -13 joules. It's not very much, but that was two electrons. Well, an electron and a positron. Think about it. If you've got a mol of these suckers, that's a lot of energy. Turns out to be about 10 to the 10 joules for one mol of electron positron pairs.

好吧。那么这实际上是什么意思？我们不会做这个问题反物质转换，因为周围还没有足够的反物质。事实证明，在这种能量质量等值方面，实际上可以理解几乎每个单一的能量释放。让我们看看化学能。好吧。所以，水是一个分子。通过服用两个氢原子和氧原子并制作两个键形成它。氧气与氢气之间的粘合，氧气之间的粘合和其他氢气。这些债券成本能量，能量多少？ 918 kilojoules per mol. So that means that there's about 1.5 times 10 to the -18 joules of bond energy per molecule. Now what we can do is we can use this to indicate that the mass of a water molecule is slightly less than the mass of hydrogen times 2, plus the mass of oxygen. The difference is associated with the mass of the bond energy. So how do we get that? Well, we're going to say, okay. The change in mass is the energy, is given by the change in mass times c squared because e=mc squared. But we're not going to use the whole mass because we're not destroying the hydrogens and the oxygen, we're just destroying the bonds. So you can think about it like the mass of the bond itself, okay? And it's just associated with that energy.

现在，化学课上我们不讲这个因为这个质量变化除以质量等于10的-10次方。这就意味着为了看到水和两个氢和一个氧之间的质量差。我们需要写出质量的10位唯一的区别就在第十位。没人在乎这个。这就是为什么我们不那样讨论它，我们只讨论能量。好吧。这就是我们通常看到的爱因斯坦关系，能量等于质量变化量乘以c的平方。我们开始时的质量差是多少，我们结束时的质量差是多少，乘以c的平方然后就得到了释放的能量。好吧。

在核反应中，这是一个更大的情况。例如，我们有铀238的衰变。铀238变成钍234和氦4。现在如果把质量加起来如果这个氦核和这个钍核，你得到的质量比这个铀核的质量要小。小多少?还是那句话，不会差很多。但是质量变化除以质量，这是相对质量，结果是2乘以10的-5次方。它仍然很小但是比释放的化学能大5个数量级。所以这是一种可以理解核反应比化学反应释放更多能量的方式因为从能量的角度看，核反应释放的质量的比例是化学反应的十万倍。好吧。 So, what about other processes that we could use to release all of this untouched energy? Well, neutron stars and black holes are probably our best bet for releasing the largest amount of this mass energy other than matter antimatter annihilation. It turns out that with a neutron star you can get relative releases of energy of order 7 percent. So that's 0.07 versus 0.00002, alright? So that's a huge amount of energy and with some types of rotating black holes, you can get it up to almost half, 42 percent.

所以这是爱因斯坦的能源群众关系，它真的很简单。所有你需要做的就是乘以灯的速度。而已。