同一節電池,在電量充足時和電量不足時的質量是一樣的嗎?

時間 2021-07-07 01:59:42

1樓:李小臉

你這是問了兩個問題哦。

第一,可以認為化學電池放電其實是化學反應過程中放出了化學能,化學能推動電子在電路中流動。當然實際過程什麼電子能級的變化啦我反正也不是太懂說不明白。總之電池發電只是把電路裡面(包括電池內部)已有的電子推來推去,物質既沒有產生也沒有消滅,電池的質量是不變的。

第二,手電筒發光釋放出了光子,而光子是沒有靜質量的,所以燈泡的質量也不變。

2樓:Kevin Wayne

下面將題主的疑惑分成三部分進行解答~

1. 同一節電池,在電量充足時和電量不足時,質量一樣嗎?

愛因斯坦質能方程,是狹義相對論的推論之一。其推導過程如下:

這個公式並沒有多麼神秘,它僅僅說的是一定的質量對應一定的能量,二者的定量關係由比例係數「光速的平方」聯絡起來。

於是,在狹義相對論的框架下,質量和能量不過是同乙個物理量的兩種表示。任何體系內能量的變化都會引起相應質量的變化。對於電池也同樣如此。

當然,不同種類的電池,工作原理也大徑相庭,因此電池在使用過程中質量究竟是增加還是減小,也不能一概而論。

2. 關於光的本質及輻射

經典物理中,麥克斯韋把光看成是一種電磁波,即電場和磁場的擾動向外傳遞的特殊運動形態,沒有任何粒子的特性;對於實物粒子(如電子、中子、質子等)則被純粹地認為是一種粒子,用於構成更複雜的物質結構,進而構成巨集觀實體,沒有任何波的特性。

後來,人們發現黑體輻射、光電效應等,無法完全利用光的波動性加以解釋,於是物理學家開始把光看成是一些光子的集合,同時具有波動性,量子力學由此誕生。之後,那些實物粒子也被雙峰干涉實驗發現具有波動性,具有同光量子相同的性質於是,物理學把這個光與實物的都具有普適特性稱為「波粒二象性」,光與實物由此統一起來。

下面回到題主的問題。

光的本質就是可見光頻率的光子流,在真空中以光速傳播,與其他微觀粒子一樣具有波粒二象性。從這個意義上講,光是一種概率波。當光的粒子數密度極高,且探測儀器分辨本領遠低於乙個光子的能量時,則可以看做是經典電磁波,其傳播遵循 Maxwell 方程組。

光子是一種基本粒子,是傳遞電磁相互作用的玻色子。(如圖)

發光的種類有很多。比如說:原子、分子由高能級躍遷至低能級往往會向外發射光子;熱輻射本質也是電磁輻射,一切不是絕對零度的物質都會向外熱輻射;螢火蟲通過化學反應發射光子。

根據量子場論,光子是電磁場量子化之後的直接結果。光的粒子性揭示了電磁場作為一種物質,是與分子、原子一樣,是由更基本的結構組成的。而在經典的電動力學理論中,是沒有「光子」的概念的。

構成光的基本粒子――光子,作為玻色子,能夠連綿不斷地布滿所有能夠佔據的空間(靜質量為 0),並可以在燈泡發光時大量產生,燈泡熄滅時大量消失,原因是光子與實物粒子相互作用的過程中,光子數不是守恆的(準確地說是拉向量中存在導致光子數不守恆的項)。

而構成巨集觀物體的實物粒子,作為費公尺子,之間服從泡利不相容原理,它們相互之間保持著適當的平均距離,因而十分穩固不會塌陷。當然,這也是元素週期表存在的原因。費公尺子數目是守恆的,因此生活中,你也會注意到你自己和你身邊的物體都很穩定,並不像電燈泡在開啟時發光,熄滅時卻不亮了。

3. 如何判斷乙個物理實體是不是物質?

我們知道,自然界的物質形態有很多種。實物、場、暗物質、暗能量等都是自然界中普遍的物質存在形式。其中,暗物質、暗能量佔據了整個宇宙的約 96%。

我們日常所提到的物質,嚴格地講應該叫實物――即由原子、分子構成的物質。場是傳遞相互作用的物質,譬如引力場、電場、磁場等。

之所以將場歸為物質,是因為場與原子一樣,能夠與其他物質傳遞能量和動量。這是判斷乙個物理實體能否歸為物質的主要依據。

假設沒有場的話,要想解釋這個世界的性質,就不可避免地涉及超距作用。顯然,這是違背因果律的。根據狹義相對論,能量/資訊傳播的速度不可能超過光速。

假如電場不存在,則兩個電荷之間的相互作用就是瞬時的,進而違背因果律。此外,相互作用的本質,就是物質之間能量、動量轉移的過程。能量的轉移需要時間,它是乙個連續的過程。

這個觀點可以利用經典物理做出如下解釋:

事實上,根據牛頓第二定律,物體的合外力

。既然速度不能突變,那麼力又怎能突變呢?

由此可見,力並不是乙個很本質的力學概念,「力」這個物理量自帶著物質之間動量轉移的連續性。所謂的相互作用,其實就是物質的動量對時間的一階導數。在物理學中,動量 、能量,甚至是拉格朗日量(定義為動能減勢能,即)等一系列更為抽象的物理量,比力更基本,甚至在相對論、量子物理中也適用。

若是按照這個觀點的話,大名鼎鼎的牛頓第二定律或許應該表述成如下形式:

用文字解釋,就是:質量與速度乘積(即動量的定義)對時間的一階導數,等於質量乘位移對時間的二階導數。

再來回到題主的問題。

我們知道,光在介質中能夠發生折射、散射、色散、吸收,顯然這是光與實物粒子相互作用的結果。光電效應中,光射到金屬表面,金屬中的自由電子吸收光能,克服由其他原子、電子構成的勢場的束縛,從金屬表面逸出,轉化為動能。這些例項本身都是光作為物質的一種體現。

3樓:Jackyzheng

除了燃料電池,其他的(乾電池蓄電池.....)用完後質量不會變

如果硬要說變的話也是正確的 (質能方程E=mc2 放出能量質量減小)但是這裡減少的質量非常非常非常地小

光子有波粒二象性即可以看作是波也可以看作是粒子(光子只是人們定義出來的抽象粒子)所以光不是物質更不是運動狀態。

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