质能守恒,那满电的手机一定比没电的手机重吧?还真是这么回事
很长一段时间里,科学家们在质量守恒与能量守恒之间徘徊,直到爱因斯坦提出了质能方程,人们终于不再在质量与能量之间纠缠,因为人们明白了两者本质上是相同的,于是就有了质能守恒。
既然质能守恒,质量与能量本质上是一回事,那么充满电的手机一定比没有电的手机更重一些吧?还真就是这么一回事。让我们来看一下质能方程:E=mc 2,在这个公式里,E表示能量,m表示质量,c 2为光速的平方。光速相对于任何参考系而言都恒定不变,所以在这个公式里只存在两个变量,也就是质量和能量,显然二者息息相关,一个变大,另一个也会随之变大,一个变小,另一个也随之减小。
质能方程中的E代表的是物体的总能量。
一个物体的总能量是由多个部分所组成的,比如我们通常所说的动能、重力势能等都属于物体能量的组成部分。一部手机,从没电的状态变为满电的状态,所蕴含的电能是不同的,也就是说充满电的手机的总能量增大了,所以根据质能方程可知,这部手机的质量也必然随之增大。同样的道理,相对于地面而言,一部放在10层楼上的手机就要比一部放在地面上的手机更重,因为前者拥有更大的重力势能,也就拥有更大的总能量,所以质量也会相应增大。再比如,如果你把手机扔出去,那它就比放在你口袋里的时候更重,因为此时它的动能增大了,所以质量也就相应地增加了。
既然满电的手机比没电的手机更重,为什么我们没有感觉呢?
这是因为虽然满电的手机更重,但这一点电能所增加的质量是极其微小的,以至于根本感觉不到,也称量不出来。也许你会提出这样的疑问:这一切都是建立在质能方程的基础之上,那么怎么能够确定质能方程就是正确的呢?其实早在100多年以前,爱因斯坦就用一个简单的思想实验对质能方程进行了证明,之所以采用思想实验,是因为受制于当时的技术条件,无法把这个实验真实地做出来。爱因斯坦的思想实验很简单,就是假设有一个密闭的箱子,在箱子里的一侧有一个光源。
假设这个光源位于箱子内的左侧,当这个光源打开后,会向右发射一个光子。
向右发射光子,等于施加了一个向右的力,根据动量守恒原理,箱子就会受到一个大小相等,方向相反的力,也就是说这个箱子会因为反作用力而向左移动。光子的动量等于光子的能量除以光速,我们假设光子的能量为E,那么光子的动量P(光)就等于E/C。根据动量守恒原理,箱子的动量应该是与光子相同的,只是方向相反而已,所以P(箱)也等于E/C。光子是以光速移动的,那么箱子的移动速度又是多少呢?很好计算,箱子的移动速度V就等于箱子的动量除以箱子的质量,也就是V(箱)=P(箱)/M(箱)。
根据上述已知的部分可以得到这样的结论:V(箱)=P(箱)/M(箱)=E/M(箱)C。
光子从箱子里的左侧出发,一直运动到箱子内的右侧,它的移动距离就等于箱子的长度,我们将其设为L。光子的移动距离显而易见,那么箱子的移动距离又是多少呢?箱子的移动距离就等于箱子的移动速度V(箱)乘以移动的时间。箱子的移动时间与光子的移动时间是相等的,而光子的移动时间就是移动距离L除以光速C,所以箱子的移动距离就等于V(箱)乘以L/C,V(箱)又可以表示为E/M(箱)C,所以箱子的移动距离就是E/M(箱)C乘以L/C,也就是:EL/M(箱)C 2。
动量守恒原理告诉我们,两个力的动量是相等的,而物体的动量就等于物体的质量乘以速度。
根据这个原理,我们可以更进一步,不仅物体的质量乘以速度是守恒的,物体的质量乘以移动距离也应该是守恒的。根据这一理论,光子的质量M(光)乘以移动距离L就应该等于箱子的质量M(箱)乘以箱子的移动距离,所以就可以表示为:M(光)L=M(箱)X EL/M(箱)C 2,将这个等式简化一下就变成了E=M(光)C 2,至此,质能方程就得到了证明。现在我们无需再怀疑了,满电的手机就是要比没电的手机更重一些。
基站为什么要涂颜色不知道大家注意到没有,我们身边随处可见的基站,现在陆陆续续开始有了颜色。为什么要涂颜色呢?有人说,是为了伪装。也有人说,是为了美观。其实,这些说法都不对。如果是为了伪装或美观,那为
小米手握千亿现金流备战2021,员工人均年薪45万元同一天,小米和腾讯均发布了其2020年度财报。虽然处于不同赛道,但难免被拿来比较。腾讯营收和利润自然是不在话下,小米与自身相比,也实现了营收和利润的双增长。尤其是小米在境外市场的增
天然气安全使用常识天然气因使用方便清洁卫生经济实惠节能环保等优点已被广大市民所接受,安装户数日益增加,但许多用户的安全用气知识较为缺乏,出现事故时的应急处理经验不足。为减少避免用户安全事故的发生,现
触电后怎样进行紧急救护?当触电人脱离电源后,应迅速就地进行抢救,同时还应与附近医院联系,请医生及早治疗。在城市居住的同学可以用电话直拨120,这是急救中心的电话。同急救中心或附近医院联系时,不要慌,一定要
乔布斯1973年求职申请表曝光,拍出222400美元苹果前CEO史蒂夫乔布斯1973年求职申请表曝光,拍出222400美元外媒iMore报道,一份由苹果前CEO史蒂夫乔布斯(SteveJobs)在1973年填写的求职申请表在伦敦的拍
东营纪委通报!胜利油田物资供应处两人涉嫌严重违纪违法据东营区纪委监委消息胜利油田分公司原物资供应处化工材料科科长朱锦平涉嫌严重违纪违法,目前正接受胜利石油管理局有限公司物资管理配送中心纪委纪律审查和东营市东营区监委监察调查。朱锦平简
微信官方回应花钱就能查到聊天记录100都是骗子微信官方回应花钱就能查到聊天记录市场上的100都是骗子市面上有人声称有微信号就能查聊天记录,这些是真的可信吗?对此,微信110官方近期发文称,市面上自称能查微信聊天记录的100都是
腾讯我不靠小学生赚钱3月24日,腾讯发布了2020年第四季度及全年的业绩报告。已全然看不到腾讯在930改革后面临的困难,腾讯再一次进入财利双收的平稳时期。财报显示,2020年第四季度,腾讯营收1336
被配音员起诉后,TikTok为文本转语音功能上线新声音TikTok的文本转语音功能可以让视频创作者将视频上的文字转为语音播放,这一功能大受用户欢迎。几周前一名配音员起诉TikTok,称自己从未同意在TikTok的文本转语音功能中使用自
媒体碰撞实验两天后起火比亚迪紧急回应媒体碰撞实验两天后起火比亚迪紧急回应冷却液被更换实验存诸多疑点刀片电池翻车了?近日,有媒体将比亚迪汉EV高速对撞极狐阿尔法S,静置两天后,发现汉EV起火。比亚迪汽车在其官方微博紧急
华为公开手机自动报警相关专利用户可在紧急情况下快速发起呼叫华为公开手机自动报警相关专利用户可在紧急情况下快速发起紧急呼叫华为公司在近日公开一种紧急呼叫的方法和电子设备专利,申请公布号为CN113163052A,申请日为2020年1月。企查