原子核要怎么才能产生能量(一个铀原子彻底转换成能量可以让一辆电动车走多远)

质量完全转换成能量方式只有正反物质湮灭,当然我们并不关心是如何实现,只是来计算下如此高效率的转换下,一个原子的质量彻底转换成能量会有多大?我们就以一个铀原子的质量为例来简单计算能量:

原子核要怎么才能产生能量(一个铀原子彻底转换成能量可以让一辆电动车走多远)(1)

我们从上文中可以了解到U的相对原子质量为238.02891,那么它的绝对原子质量是多少呢?说到这里我们不得不提一下题外话:

绝对原子质量:即可一个原子的实际质量,比如氧原子的质量是2.657×10^-26kg,铁原子的质量是9.288×10^-26kg!

相对原子质量:看到这种原子实际质量科学计数的数字头都有点大了!因此引入了相对原子质量的概念来辅助记忆:碳原子12C的质量是1.9927×10^-26kg,它的1/12为1.6606×10^-27kg为比例,计算原子的相对原子质量,即可:

相对原子质量=原子质量/(C12的质量*1/12)

因此一个铀原子质量:238.02891×1.6606×10^-27kg=3.95270807946e-25kg

有了质量之后,计算能量就很简单了,因为不是湮灭,也不是裂变,只是假设的单个铀原子彻底转换成能量!

原子核要怎么才能产生能量(一个铀原子彻底转换成能量可以让一辆电动车走多远)(2)

是时候祭出爱因斯坦的质能转换公式了:

E=3.95270807946e-25kg*C^2=3.553×10^-8J

那么电动车需要多大的能量来推进呢?一般普通小型电动车的电机功率为300W,高的是500-800W,甚至有1000-1200W的!那么300W是个多大的概念呢?

1W/H=1W×3600s=3600J

那么300W的功率在1S之内输出至少也要300J/S,即使平路上需要有个几十个焦耳/S才能推进电动车!因此这个能量实在小得有些超出意料之外,不过这也没什么,原子已经是能支持元素的最小单位了,再往下到了质子中子就无法区分元素了,因为所有的物质都是由不同的质子数和中子数还有核外电子数构成的!理论上一克铀有:

N=1克/3.95270807946e-25kg=2.54×10^21个铀原子!

如果一克铀彻底转换成能量的话(注意是彻底质能转换):89887740975938.55J

一吨TNT的能量约为:4184000000J

那么约合:21483.7吨TNT

原子核要怎么才能产生能量(一个铀原子彻底转换成能量可以让一辆电动车走多远)(3)

不要看一个原子的能量不大,甚至连电动车的摩擦力都克服不了!但天文数字般的原子加在一起,其能量非常庞大的!再提一句题外话,广岛原子弹的爆炸当量即2万吨左右,它大约有1KG的铀装药发生了裂变,产生了1g的质量亏损!其结果大家都知道了!

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