作者gxlin (阿明)
看板Physics
標題[問題] 核子反應能量那裡來？
時間Thu Mar 6 23:08:43 2014
隨便在網路上找關於核子反應的原理
“核子反應器產生能量的方式是核分裂，原子核在反應過程中分裂成兩個以上較小的原子
核
。原子核分裂時，一小部份質量轉變成能量，反應器控制連鎖反應，藉以控制產生的能量
?“
核子反應能產生這麼大的能量 到底是從哪裡得到的能量？
基於能量不能被創造 這些核子反應產生的巨大能量 一定從
別的地方得到能量 請教各位 核子反應的能量是從哪裡轉移過來的？
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 61.230.199.131
1F：推 leptoneta:質量 這不是國中教過的嗎? 03/06 23:17
2F：推 fishpool:這問題現在無解,沒人知道宇宙一開始之前是什麼 03/06 23:49
3F：→ edd740404:有人說國中教過，有人說無解，怎麼辦XDDD 03/07 00:37
4F：推 alamabarry:強力? 03/07 01:41
5F：推 aegisty:質能互換? 03/07 02:10
6F：→ yeahhuman:因為這是最基礎的概念，國中就教過，而最基礎的概念 03/07 03:59
7F：→ yeahhuman:通常越來越難解釋，就像F=ma，國中就教過 03/07 04:00
8F：→ yeahhuman:但有誰知道為什麼? 03/07 04:00
9F：推 yw1002:從熱統開始微觀解釋是free energy--系統可以作功 03/07 11:24
10F：→ yw1002:從熱功當量到質能等價，都是在討論這課題 03/07 11:25
11F：推 yw1002:可以先從比熱、能量均分理論開始：系統微觀下的自由度 03/07 11:27
12F：→ yw1002:當然古典都只有探討溫度變數--thermal de Broglie waveleng 03/07 11:28
13F：→ yw1002:實驗上就有NMR可以探測核組態...些重整化啥的 03/07 11:29
14F：推 yw1002:你先查一下這「質」「能」分別是如何測量的比較重要 03/07 11:35
15F：→ yw1002:例如mass-charge ratio 03/07 11:36
16F：噓 Hurwitz:Free Energy最好是微觀的概念喔！ 03/07 11:36
17F：推 yw1002:感謝樓上指正....我自己也要在看書 03/07 11:38
18F：推 yw1002:有兩個方向需要reconcile--在凝物討論溫度零時的量子相變 03/07 11:41
19F：→ yw1002:而核組態不過造成phonon或是polaron.....至於quark 03/07 11:41
20F：→ yw1002:confinement跟等離子(plasma physics)是到高能物理 03/07 11:42
21F：→ yw1002:因為在QPT的spin-charge separation/fractional有類似 03/07 11:43
22F：→ nittakuball:這是一種 質能互換 的現象，狹相是它的理論依據 03/07 13:09
23F：→ nittakuball:但是沒人知道爲什麼這個世界會有這種自然現象 03/07 13:10
24F：→ nittakuball:物理用數學和模型去「描述」這個世界 03/07 13:12
25F：→ nittakuball:但無法說明 爲何這世界如此運作 03/07 13:12
26F：→ nittakuball:物理提供的是模型 模型的價值在預測 而不在真實性 03/07 13:14
27F：→ nittakuball:更別說 「爲什麼」 03/07 13:15
28F：→ nittakuball:btw,我真的看不懂yw1002大大 在說什麼 有人可以翻譯嗎 03/07 13:17
29F：推 JAPTX4869:看不懂正常 他只是在吊書袋 03/07 13:26
30F：→ noonee:就大爆炸啊 03/07 14:24
31F：→ noonee:這個宇宙至今你看到的所有能量都是大爆炸和宇宙膨脹來的 03/07 14:25
32F：→ noonee:啊這兩個哪來的 沒人知道 03/07 14:26
33F：→ noonee:如果是單指核分裂反應的能力的話 就電磁作用力啊 03/07 14:27
34F：→ noonee:就跟你拿兩塊同性的磁鐵靠很近他會排斥一樣 03/07 14:27
35F：→ noonee: 能量 打錯字 03/07 14:28
36F：推 yw1002:質量從古典牛頓時代就是個謎：因為像體積是屬於空間的 03/07 15:06
37F：→ yw1002:dimension，在數學分析上有測度論。所以質量是實數或是複數 03/07 15:07
38F：→ yw1002:也許從高斯的代數基本定理可以獲得依些靈感 03/07 15:07
39F：→ yw1002:到了近代愛因斯坦的質量觀念，Planck mass，到最後Higgs 03/07 15:08
40F：→ yw1002:不過我是覺得奇怪他們好像都著重在mass of inertia但是別 03/07 15:09
41F：→ yw1002:忘了在物質的慣性還有一個「轉動慣量」--moment of inertia 03/07 15:09
42F：→ yw1002:線動量--scalar potential的部分大家已經很清楚，切線斜率 03/07 15:10
43F：→ yw1002:但是曲率curvature?抱歉在廣義黎曼高斯幾何 還是難題 03/07 15:11
44F：→ yw1002:說到這就要提一下矩陣分析的off diagonal部分了 03/07 15:11
45F：→ yw1002:對角部分--trace，你把一個向量作jacobian轉換對角元素 03/07 15:12
46F：→ yw1002:很單純，Laplacian。但是非對角怎麼處理？矩陣怎麼對角化 03/07 15:13
47F：→ yw1002:想要有直觀概念的可以去看看continuum mechanics的張量力學 03/07 15:13
48F：→ yw1002:像Euler的stress tensor的對角非對角元素阿。Hessian 矩陣 03/07 15:14
49F：推 yw1002:這樣講想必大家不滿意....再看書ing XD 03/07 15:18
50F：→ mayjan:我能理解這種自言自語 03/07 17:42
51F：推 woieyufan:YW你先把你欠的文章發一發再來推可以嗎 03/07 17:49
52F：→ alamabarry:stress tensor的對角非對角元素 這跟主題有何關係 03/07 17:49
53F：→ alamabarry:難道力學寫成張量形式就可以表達核變化嗎 03/07 17:51
54F：→ sumika:想說這篇推文怎麼這麼多 不意外XD 03/08 08:43
55F：推 irrotation:因為核分裂反應 造成反應前後有質量差異 再依愛因斯坦 03/08 14:49
56F：→ irrotation:質能互換公式 E=mc^2 所以只要反應前有質量差異 哪怕只 03/08 14:50
57F：→ irrotation:有一丁點 也能造成極大的能量 03/08 14:51
58F：推 louis925:回答反應前後質量有差異的人，應該想想為何質量會有差異 03/09 07:23
59F：→ louis925:。化學反應難道就沒有嗎？ 03/09 07:23
60F：→ yichenglee:樓上有沒有聽過一個叫「數量級」的東西？ 03/09 10:49
61F：推 yw1002:首先要想到所謂質量是粒子的概念。在流體力學只有密度滯性 03/09 11:31
62F：→ yw1002:當系統出現quasiparticle的spectral dispersion 03/09 11:31
63F：→ yw1002:表示有bound state 03/09 11:31
64F：→ yw1002:古典是粒子(牛頓)連續體(Euler/Cauchy)概念雙方進行 03/09 11:32
65F：→ yw1002:近代出現量力所以大家一般都習慣從粒子觀點出發 03/09 11:33
66F：→ yw1002:所以強關聯多體糾纏特性是一個古典革命 03/09 11:33
67F：→ yw1002:最近一直很好奇從PDE的heat/wave eq應該已經把平衡非平衡 03/09 11:34
68F：→ yw1002:的基礎打好了，Boson/Fermion也是駐波可以解釋的 03/09 11:34
69F：→ yw1002:所以Fourier/Riemann/d'Alembert/Euler那些人照理應該有 03/09 11:35
70F：→ yw1002:基本近代物理的概念了...... 03/09 11:35
71F：→ louis925:我想要說的是，質量差異並不是核反應能量來源的主因 03/09 12:27
72F：→ louis925:那只是表示有能量差異的相對論效應，真正的能量來源是 03/09 12:28
73F：→ louis925:強作用力的能量釋放。 03/09 12:28
74F：→ noonee:不是強作用力 是電弱 強作用力是讓quark綁在一起的力 03/09 12:31
75F：→ noonee:電弱是讓他們互相排斥的力 03/09 12:31
76F：→ noonee:核分裂是讓quark數量太多超過強做用力能綁住的範圍和大小 03/09 12:32
77F：→ noonee:最後稍微超過能被綁住的邊界後分裂 被電弱力愈拉愈遠 03/09 12:33
78F：→ noonee:所以釋放出來的能量是靠電弱從原子核的大小一路加速到 03/09 12:35
79F：→ noonee:無窮遠所得到的能量 03/09 12:35
80F：推 louis925:喔喔，了解~! 所以還是電弱力啊，想起來Griffith有講過這 03/09 13:43
81F：→ louis925:件事 03/09 13:44
82F：→ louis925:不過n大你說的應該是核分裂吧? 核融合應該還是強作用力吧 03/09 13:49
83F：→ noonee:對 核融合是強做用力 等於是外界需要作用抵抗已經很強的 03/09 14:05
84F：→ noonee:電磁做用力把他壓到強作用力有效的範圍 剩下的靠強做用力 03/09 14:05
85F：→ noonee:自己拉的更近 03/09 14:06
86F：→ noonee:可以想像需要有一個外界的力要提供等同核分裂的力逆推回去 03/09 14:07
87F：→ noonee:在宇宙裡 就是靠重力 在恆星的中心發生反應 03/09 14:07
88F：→ noonee:因為需要的力是如此的強 質量不夠大的氫氣團無法產生需要的 03/09 14:08
89F：→ noonee:力 即使是質量夠大的恆星 也只有核心很小的一沱可以發生反 03/09 14:09
90F：→ noonee:應 03/09 14:09
91F：→ noonee:有趣的問題 即使強作用力讓quark牢牢綁在一起 03/09 14:10
92F：→ noonee:但是quark還是fermion 遵守包立不相容原理 不會像boson 03/09 14:11
93F：→ noonee:一樣疊在一起 如果外界的力量太大大到連包立不相容原理 03/09 14:12
94F：→ noonee:都無法維持的時候會發生什麼事？ 03/09 14:12
95F：推 irrotation:化學反應的質量差異通常是物質變化造成 如燃燒固體 導 03/09 17:05
96F：→ irrotation:致物質氣化 而離開了燃燒反應系統 但如果整體來看 還是 03/09 17:06
97F：→ irrotation:進出系統的物質 還是符合質量守恆 03/09 17:06
98F：→ irrotation:這跟核分裂的MASS DEFECT 造成的質能互換是不一樣的 03/09 17:08
99F：→ irrotation:而核分裂前後質量確實不會守恆 除非把能量考慮進去 03/09 17:16
100F：→ irrotation:這也是核分裂跟一般化學反應不一樣的地方 03/09 17:20
101F：推 lucifer19:感謝樓上幾位大師深入淺出的講解 長知識了!! 03/09 19:40
102F：→ louis925:不，我所謂的質量差異是包含所有產出物的靜止質量 03/09 21:12
103F：→ louis925:相對論下，質量就是能量。而且如果考慮整個系統，根本就 03/09 21:14
104F：→ louis925:沒有所謂的質量減少。 03/09 21:15
105F：推 irrotation:一般化學反應或古典物理的自然法則:質量 動量 能量守恆 03/09 23:31
106F：→ irrotation:一般化學反應整體的質量一定守恆 03/09 23:35
107F：→ irrotation:另外請注意E=mc^2 強調的是質(m)能(E)互換機制與區別性 03/09 23:39
108F：→ irrotation:也解釋了mass defect的現象 和binding energy的關係 03/09 23:42
109F：→ irrotation:牛頓發現地球引力的現象 用F=mg去定量他 但至於重力現 03/09 23:45
110F：→ irrotation:象g的成因 則沒人解釋 也沒有人有辦法去解釋此現象成因 03/09 23:47
111F：→ irrotation:所以用F=mg去定量 03/09 23:50
112F：→ irrotation:而核分裂的mass defect 則是用E=mc^2去定量 03/09 23:51
113F：→ louis925:我想廣義相對論已經成功解釋質量的問題了 03/10 17:53
114F：→ louis925:質量就是一種能量的一種表示，不需要轉換，完全等價 03/10 17:55
115F：→ louis925:真正被轉換的不是質量，而是binding energy和動能 03/10 17:56
116F：→ louis925:我想關於化學反應質量改變的宣稱，你有點誤會我的意思 03/10 17:59
117F：→ louis925:你所講的只是古典理論下，個別靜止質量之合守恆 03/10 18:00
118F：→ louis925:但這在狹義相對論下不是正確的 03/10 18:01
119F：→ louis925:因為如果化學反應有釋放或吸收熱，這些能量離開或進入了 03/10 18:03
120F：→ louis925:系統。系統的總能變了，根據相對論效，靜止質量也應該改 03/10 18:05
121F：→ louis925:變。但因為一般化學反應的能量尺度實在太小了，所以對應 03/10 18:05
122F：→ louis925:的質量非常小，不容易被觀察到。 但不代表其質量沒有改變 03/10 18:06
123F：推 louis925:另一個例子是一般在學狹義相對論時，都會遇到的 03/10 18:08
124F：推 louis925:考慮一個在太空中的火箭，其固定以相對火箭速度v噴出氣體 03/10 18:14
125F：→ louis925:而前進。試問其質量與速度的關係。 03/10 18:14
126F：→ louis925:這問題如果你只考慮噴出氣體和火箭剩餘的質量，則不管怎 03/10 18:16
127F：→ louis925:麼算，都不會合理。因為你還必須考慮對噴出氣體做功所對 03/10 18:18
128F：→ louis925:應的質量變化。這些缺少的靜止質量被轉換為火箭和氣體的 03/10 18:20
129F：→ louis925:動能了。 但這不代表這支火箭必須是以核反應爐驅動的 03/10 18:20
130F：→ louis925:加速的來源可以是化學能、電磁力、機械能或人力，沒有限 03/10 18:21
131F：→ louis925:這就是狹義相對論，告訴你E=mc^2的意義。 03/10 18:25
132F：推 sunev:推樓上 03/11 19:57
133F：→ yw1002:我還是等真的廿完書再說好了...已經有想法 現在要查為何 03/11 20:38
134F：→ yw1002:之前的人沒想到 03/11 20:38
135F：→ irrotation:簡單的問題何必復雜化?核能都用了幾十年 mass defect 03/15 21:25
136F：→ irrotation:binding energy資料一查都有 03/15 21:26
137F：推 louis925:我沒有要複雜化，只是想把觀念釐清 03/17 07:08