龙润爱因斯坦质能方程E=mc2揭示了物质的质量和能量之间的关系:能量与物体的质量成正比,质量和能量不可分割地联系在一起。误区一:由质能方程E=mc2,可推得ΔE=Δmc2,这说明质量就是能量、质量可以转化为能量误区二:关系式ΔE=Δmc2中的质量亏损
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明在核反应时质量不守恒误区三:在核反应时常有光子释放,根据E=mc2可知光子有一定的质量,这与光子的质量数为零相矛盾要搞清这些问
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,就要理解爱因斯坦质能方程的含义。质能方程E=mc2说明,当一个物体的运动质量为m时,它运动时蕴含的总能量为E。总能量E包括物体的动能和静能。在物体的运动速度不是很大时,动能Ek=(1/2)m0v2,m0是静止质量。静能E0即物体静止时具有的总内能,包括分子动能、分子间的势能,使原子与原子结合在一起的化学能,使原子核与电子结合在一起的电磁能,以及原子核内质子、中子的结合能,等等,E0=m0c2。所以E=mc2=E0Ek。E=mc2说明了一个物体所蕴含的总能量与质量之间的关系。ΔE=Δmc2说明当一个系统的质量变化了Δm时,相应变化的能量为ΔE。一个系统的能量减少时,其质量也相应减少;当另一个系统接受因而增加了能量时,质量也有相应增加。ΔE=Δmc2说明了一个物体质量改变,总能量也随之改变。两式含义表明,质能方程没有“质能转化”的含义,质能方程只反映质量和能量在量值上的关系,二者不能相互转化。对一个封闭系统而言,质量是守恒的,能量也是守恒的。在物质反应和转化过程中,物质的存在形式发生变化,能量的形式也发生变化,但质量并没有转化为能量。质量和能量都表示物质的性质,质量描述惯性和引力性,能量描述系统的状态。那么,质量亏损又是怎么回事呢?我们可以看到,质量亏损总是发生在系统向外辐射能量的情况下,系统能量减少,质量自然就减少了。当系统的质量减少Δm时,系统的能量就减少了ΔE,减少的能量向外辐射出去了。减少的质量转化为光子的质量,减少的能量转化为光子的能量!虽然光子的静止质量为0,但在光子的辐射过程中,具有能量E=hυ,所以运动的光子具有一定的质量。光子运动的速度始终为c,E=hυ=mc2,所以当一个光子的频率为υ时,它的质量为m=hυ/c2。