如果有人問你,1度電有多重?或者問你,1度電有多少質量?一般都會感到不可思議,可能會認為電怎麼可能會存在質量呢?一般都會回答,電是沒有質量的。那麼這個說法真的沒有合理性嗎?
我們日常生活中說的電,一般指的是電能,我們都知道能量並不存在宏觀上的質量,如果只從宏觀上來看上面的說法並沒有合理性,但是當我們打破這個侷限時,上面的說法存在合理性,可以透過計算得出1度電大致的質量大小。
講到這裡大家可能感到不可思議,當然這裡說的1度電的質量並不是在大家認知當中的質量,而是透過阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論中的質能方程進行換算得到的。
阿爾伯特·愛因斯坦認為質量和能量之間可以相互轉化,既物體的質量可以不守恆,但質量和能量之間存在換算關係,該關係換算出來的總和是守恆的。並還在狹義相對論中提出了質能方程,指出了質量和能量之間的換算關係。
愛因斯坦質能方程:
E=m c^2 (E=mc的2次方)
E代表物體質量變化後吸收或釋放的能量大小,m代表物體質量的變化量,c代表光速。
也就是說,能量的變化量=質量的變化量×光速的平方。
光速大約為3×10^8m/s。
我們日常生活中一般用KW·h和W·h這兩個單位描述電能使用的大小。
1KW·h=3.6×10^6J
1W·h=3.6×10^3J
1度電也就是1KW·h的電能。
根據愛因斯坦的質能方程:
1KW·h的電能的質量也就是將這1KW·h的電能完全轉化成質量的大小。
下面我們帶入數值進行計算
E=mc^2
m=E/c^2
=3.6×10^6/(3×10^8)kg
=3.6×10^6/9×10^16kg
=4×10^-9kg
4×10^-9kg = 4×10^-6g = 4×10^-3mg
=4μg。
故將1度電轉化為質量透過換算得到,轉化出來的質量大小約為4μg,4μg相當於空氣當中1粒細小地微塵其自身的質量。
這裡我們看到1度電透過換算得出,將這1度電完全轉換成物質,得到的物質非常渺小,相當於空氣當中的1粒微塵。
這相當於1粒“微塵”的電能,卻能讓1部家用筆記本執行12小時,大約可以給手機充電300次。
如果我們可以讓空氣當中的微塵其自身的質量完全轉化為電能,僅用1000粒微塵就可以滿足一個普通家庭大約1年的用電量。
當然想要做到讓空氣當中的微塵其自身的質量完全轉化為電能並不容易,按照人類目前的科技水平,幾乎可以認為不可能做到這點,但是我相信隨著未來人類科技的發展,未來人類很可能做到這點。成功做到讓空氣當中的微塵其自身的質量完全轉化為電能,利用這個過程解決能源危機。