作者biostar (澎湖小雲雀)
看板Physics
標題[問題] E=mc^2 只適用於核融合和核分裂？
時間Thu Aug 4 08:19:03 2011
小弟跟某人談論物理......
某人說核融合和核分裂適用 E=mc^2 ，所以可以稱為「核能」。
某人還說 E=mc^2 不是宇宙中各反應都適用的方程式
小弟說 E=mc^2 是宇宙中各反應都適用的方程式，不是專屬核融合和核分裂。
就算是一般化學反應也可適用，只是一般化學反應的能量相對來說很低，
牽涉的質量變化微小到絕大多數儀器無法測量而已。
結果某人還笑我物理老師沒有教好我呢！
請問各位到底誰對呢？
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閃光燈 Nikon Speedlight SB-900 ╗
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鏡 頭 AF-S VR Micro-Nikkor 105mm f/2.8G IF-ED 攝影機 JVC GZ-HD7U ║
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鏡 頭 AF-S DX VR Zoom-Nikkor 18-200mm f/3.5-5.6G IF-ED ║
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鏡 頭 AF VR Zoom-Nikkor 80-400mm f/4.5-5.6D
ED GPS模組 Nikon GP-1 ╝
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◆ From: 1.172.4.235
1F：推 mtdas:你朋友對 08/04 08:24
2F：→ xgcj:其實c=1 好啦!你是對的 08/04 08:38
3F：→ bitlife:樓上是指真空中隨時有正反粒子產生及湮滅嗎? 08/04 08:40
4F：→ xgcj:單位看你怎用 這樣用最"自然"但是平時用不到 08/04 08:41
5F：→ xgcj:一般來說會用在高能量的範圍 但是對任何地方都適用 08/04 08:42
6F：→ Frobenius:因為化學反應還要考慮到複雜的位能，也許位能是時變的XD 08/04 09:25
7F：推 CJO1I6:你對呀，只是變化太小平常都會忽略 08/04 10:08
8F：→ chungweitw:E = mc^2 本身 和 反應無關吧. 08/04 10:12
9F：推 nightkid:有核反應才會需要E=mc^2 08/04 10:24
10F：推 h888512:你平常會用薛丁格方程式解巨觀的力學嗎 08/04 10:24
11F：→ h888512:如果一個方程式只能用在特殊情形 那這愛因斯坦應該沒那麼 08/04 10:25
12F：→ h888512:偉大吧 08/04 10:25
13F：推 Frobenius:動能=mc^2-m0c^2，還要加位能才是守恆，化學反應的位能 08/04 10:31
14F：→ Frobenius:太過複雜，幸好其變化量太小，以致可以忽略。一般來說 08/04 10:33
15F：→ Frobenius:核反應的mc^2-m0c^2變化量大，主要能量是由這裡提供 08/04 10:35
16F：→ Frobenius:應該說化學反應的動能其變化量太小，以致可以忽略。 08/04 10:36
17F：→ Frobenius:化學反應主要是靠位能提供能量變化。 08/04 10:38
18F：→ mobisrat:兩個氫原子結合變成一個氫氣分子並放熱 這化學反應質量沒 08/04 10:39
19F：→ mobisrat:減少吧 前後都是共兩個質子加兩個電子 難道說質子或電子 08/04 10:39
20F：→ mobisrat:質量會變? 08/04 10:39
21F：推 xgcj:會變 還有束縛能也會對質量有貢獻 08/04 10:39
22F：→ chungweitw: 真要算的話, 減少了. 08/04 10:40
23F：→ Frobenius:你朋友對，你在化學反應那裡少考慮了位能。 08/04 10:40
24F：推 CERN:會減少 08/04 10:42
25F：→ CERN:不過他朋友說那只適用在核裂變和核融合也不對 08/04 10:43
26F：→ chungweitw:我的看法是 E= mc^2 就是描述一個東西的質能的式子. 08/04 10:44
27F：→ chungweitw:和 反應 無關. 08/04 10:45
28F：→ chungweitw:就像我們也不會問 E = mv^2/2 適不適用在反應過程. 08/04 10:45
29F：推 leptoneta:你是對的 08/04 10:45
30F：→ mobisrat:所以是質子還是電子質量減少? 質子或電子有各種不同質量? 08/04 10:46
31F：推 Frobenius:Etotal=mc^2-m0c^2+V(r),兩個氫原子結合變成一個氫氣分 08/04 10:46
32F：→ chungweitw:binding energy 有質量<0 的貢獻 08/04 10:47
33F：→ Frobenius:子，位能V(r)會改變，難道動能=mc^2-m0c^2不會改變？ 08/04 10:48
34F：推 Frobenius:質子的運動中的能量+電子的運動中的能量+位能＝總能 08/04 10:53
35F：→ mobisrat:原po的問題是一般化學反應放出的能量來自於減少的質量吧? 08/04 10:56
36F：→ mobisrat:但在H+H->H2+heat反應中 我還是不知減少的質量來自哪裡? 08/04 10:56
37F：→ CERN:...binding energy啊= = 08/04 10:57
38F：推 Frobenius:我上面就有說一般化學反應的能量來自於位能的變化 08/04 10:57
39F：→ Frobenius:運動中的質量與靜止的質量之間的變化微乎極微可忽略 08/04 10:58
40F：→ Frobenius:並沒說一定是0 08/04 10:59
41F：→ mobisrat:嗯..所以其實並不是質量變化啊~而是動能和位能的變化囉? 08/04 11:05
42F：→ chungweitw:是質量變化..你去量, 就是量H2 質量. 08/04 11:07
43F：→ chungweitw:binding energy 就反應在質量的變化 08/04 11:07
44F：推 Frobenius:靜止的質量沒變，因為位能的影響，運動中的質量有變化 08/04 11:08
45F：→ mobisrat:那不考慮儀器 去量H2結論還是會變輕吧..若在絕對零度呢XD 08/04 11:13
46F：推 zealeliot:原則上你是對的 但是用在化學反應實際上沒屁用 08/04 11:15
47F：推 Frobenius:位能是常數的情形:動能13.6055eV，位能-27.2106eV，總力 08/04 11:18
48F：→ Frobenius:學能-13.6051eV位能不是常數的話，運動中的質量有變化， 08/04 11:18
49F：→ Frobenius:但小到幾乎可省略。核融合和核分裂也有靜電力產生的位能 08/04 11:19
50F：→ Frobenius:，但運動中的質量變化幾乎可以蓋掉靜電力產生的位能，至 08/04 11:19
51F：→ Frobenius:於其他作用力所產生的位能，我就不清楚了但原理應該是差 08/04 11:19
52F：→ Frobenius:不多了。 08/04 11:19
53F：推 Frobenius:總能=總力學能+靜止質量(0.511MeV)=0.510986MeV 08/04 11:23
54F：→ Frobenius:總能與靜止質量比較明顯減少 08/04 11:23
55F：推 Frobenius:binding energy = -13.6051eV 08/04 11:26
56F：推 mobisrat:感謝..那結果是原po還是原po朋友比較對?XD 原式不完整欸 08/04 11:30
57F：推 CERN:我是覺得原PO比較對 08/04 11:32
58F：推 Frobenius:原PO朋友只說適用並非說等於，原po說對一半卻忽略位能 08/04 11:33
59F：→ Frobenius:相對之下原PO朋友較對(講話比較小心XD) 08/04 11:35
60F：→ chungweitw:沒有位能啊..位能都反應到質量了 08/04 11:35
61F：推 CERN:不知道耶 看原意只適用不就是等於了? 不然不會有核能那段 08/04 11:35
62F：推 Frobenius:適用是說可以用，但並非完全等於，因為核能幾乎可以忽 08/04 11:37
63F：→ Frobenius:略靜電力產生的位能 08/04 11:37
64F：推 Frobenius:應該改成 E=mc^2 是宇宙中各反應都必須考慮到的方程式 08/04 11:46
65F：→ Frobenius:E=mc^2在化學反應中並不怎麼好用，所以不適用 08/04 11:47
66F：推 Frobenius:真要精密計算的話，可能要解多體、時變位能之下的相對論 08/04 11:51
67F：→ Frobenius:量子力學的 Dirac 電子方程式 囧 08/04 11:52
68F：→ Frobenius:E=mc^2 適用於核融合和核分裂，不是「只」 08/04 11:59
70F：推 yeahhuman:原po比較對吧...我第一次聽到e=mc2只適用核反應 08/04 12:10
71F：→ yeahhuman:如果理解沒錯的話 化學反應中的束縛能等等都會提供質量 08/04 12:11
72F：推 Frobenius:E=mc^2 不只適用於核融合和核分裂 08/04 12:11
73F：→ yeahhuman:高速粒子也會用到這式子 為什麼說只用在核反應= = 08/04 12:11
74F：→ Frobenius:原PO的朋友沒有加「只」 08/04 12:12
75F：→ Frobenius:是標題加「只」了，加「只」是錯誤的 08/04 12:13
76F：推 yeahhuman:但原po朋友之後加的那句 不是任何情況都適用 08/04 12:13
77F：→ yeahhuman:就是錯的啊...明明是任何情況都適用 只是好不好用 08/04 12:14
78F：→ Frobenius:mc^2 在化學反應就不太適合用 這沒錯啊 除非真得用到 08/04 12:15
79F：→ yeahhuman:不要跟我說 "適用" 就包括好不好用= = 08/04 12:15
80F：→ Frobenius:適不適用不就等於好不好用吧? ^^ 08/04 12:16
81F：推 Frobenius:問化學系E=mc^2適不適用好了XD 08/04 12:21
82F：推 yeahhuman:我覺得這樣很怪 我想不到中文怎麼說"這公式在任何況都是 08/04 12:23
83F：→ yeahhuman:對的 只是好不好用" 在我印象所及用到的都是適用這詞啊 08/04 12:24
84F：推 Frobenius:其實我覺得中文很模稜兩可 我上面就有說 08/04 12:25
85F：→ Frobenius:E=mc^2 是宇宙中各反應都必須考慮到的方程式 08/04 12:25
86F：推 yeahhuman:我覺得你這樣也掉入陷阱= = 照你的邏輯 你也不該說 08/04 12:26
87F：→ yeahhuman:"各反應都必須考慮到" 08/04 12:27
88F：→ yeahhuman:我覺得原po說的完全沒有錯 只是實務上選擇要不要考慮 08/04 12:27
89F：推 Frobenius:那麼位能是否也可表成E=mc^2? 祂是負的耶 08/04 12:28
90F：→ yeahhuman:原po的用詞 也不致使他是錯的 用詞也算是恰當的 08/04 12:28
91F：→ Frobenius:我是就原PO所表達的文字去討論，我知道原PO的原意就是你 08/04 12:29
92F：→ Frobenius:想表達的意思，但我只針對他文字上 08/04 12:30
93F：推 IMBA5566:當然是你對 08/05 01:08
94F：推 Frobenius:不要只說誰對誰錯，請表達您的觀點，到底是對在哪？ 08/05 09:33
95F：推 Frobenius:若說把位能表示成E=mc^2，亦即祂是提供負的質量， 08/05 09:51
96F：→ Frobenius:叫做「位能都反應到質量了」，這樣原PO就沒錯 08/05 09:52
97F：推 Frobenius:位能表示成E=mc^2只是能量單位的換算，要說位能都反應 08/05 09:55
98F：→ Frobenius:到質量了，如此等效於負的質量到底可不可以 08/05 09:57
99F：推 yeahhuman:位能是相對的 要怎麼轉換成質量本身就很弔詭 08/05 10:15
100F：→ yeahhuman:而且在我的認知道 位能無法轉換成等效質量 08/05 10:16
101F：→ chungweitw:可以啊..質子中子等等綁在一起形成一個原子核的質量 08/05 10:16
102F：→ chungweitw:也會少於個別的質量和啊..意思是一樣. 08/05 10:17
103F：→ yeahhuman:欸 應該要分成各種位能來討論才對 各別情形都不太一樣 08/05 10:17
104F：→ yeahhuman:F大如果是化學鍵的位能嗎? 08/05 10:18
105F：→ chungweitw:H + H -> H2 顯然是化學鍵... 08/05 10:18
106F：推 yeahhuman:先不管實際上是如何 提供負的質量哪裡不對嗎? 08/05 10:20
107F：→ yeahhuman:對於核反應是放熱 本來就會提供負質量 也就是失去質量 08/05 10:21
108F：→ yeahhuman:化學反應如果也照這套路子 似乎就理論上也沒不對 08/05 10:22
109F：推 Frobenius:那是兩個正的運動質量之間的差值 08/05 10:23
110F：推 robrob:你是對的~我看法跟chung一樣 08/06 01:18
111F：推 mozart39:那我的看法跟 robrob 一樣 08/06 01:57
112F：推 laertes:我的看法跟mozart39一樣... 08/07 13:35
113F：推 ntnus41009:你們的意思是電子躍遷時電子或原子核的質量會改變? 08/07 22:08
114F：推 Frobenius:會變是因為運動中的質量改變，並非靜止質量改變 08/07 22:20
115F：→ amozartea:依高能物理的質量觀點, 化合物的質量本來就不等於分別合 08/09 01:15
116F：推 amozartea:原po是對的 08/09 01:31
117F：→ amozartea:化學鍵也可以用質量差的觀點來看 只是用自由能來看方便 08/09 01:31
118F：→ amozartea:放熱等於速度變小等於失去動能 E=rmc^2, "r"變小了阿.. 08/09 01:33
119F：推 Frobenius:γ再小也不會小於靜止質量時的1 08/15 20:49
120F：推 eeennn:支持原po正確1票 08/17 20:59