E=MC^2成立条件的疑问

突然冒出来一个想法。例如2份完全一样的物质a,b,相对静止,他们同质量,但是温度(或环境温度)不同
此时,Ma*C是否等于Mb*C,Ea是否等于Eb?

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3个答案
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支持者: yangyanggoods

把它们两个降到相同温度之后质量就不一样了
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讨论里面写公式太丑了……
质能方程不是限于核反应的,左面的E是总能量,如yangyanggoods所说,动能也算在里面的。实际上在相对论速度下动能的定义就是,其中m0是静止质量,m是动质量。是上面那个式子在下的近似

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LePtC物理学博士生

2013-11-27 22:16

要看出区别,需要粒子达到相对论温度
这种温度只会在宇宙大爆炸或者加速器中才能达到
(实际上就是为了在加速器中模拟大爆炸的情形才会引入这种定义...)

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莫俊宏超声波无损检测员

2013-11-27 19:56


在解释这个问题,要说清关于温度的概念及含义。

  1. 温度是一个统计概念,宏观量的温度是由微观量的统计平均值来决定的,所以温度是大量分子热运动的集体表现,温度是含有统计意义的物理量,对于个别分子或少数分子,说它具有多高温度是完全没有意义的。所以楼主的物质a,b必定是分子数目巨大的宏观物质。


接着,我们分清能量的概念。

,这里的物质的原子能,即原子核发生变化时释放的能量或者描述物质的静质量转变成另外一种运动形式。

而温度是物体冷热程度的度量,温度反映了物质的分子热运动激烈的程度,任何物体的温度都在0K以上,这里的能量是指物质的内能

假设,2份完全一样的物质a,b,相对静止,他们同质量,但是温度(或环境温度)不同。

一般情况下,温度高的物质的内能高,但是它们的原子能相等。
因为一般情况下,温度只能改变物质的内能,而不能引起物质的核反应来改变物质的质量,所以其原子能不变。

假设,我们有两份质量相同的铁片a,b,起初它们温度相同为0度,但是后来铁片b接受热量,使其温度提高到100度,要注意这时候铁片b的内能增加了,而热量不可能会增加铁片b的质量,热量和质量不能随意转化的,除非热量e使物质发生了核裂变或者核聚变的连锁反应。那么Ma*C依然等于Mb*C。

其实E=MC^2不完整,我们就不要加热铁片b了,让铁片b加速,从原来的静止状态,不断加速,这时候会增加动质量,这时候完整的质量方程E^2 = (pc)^2 + (mc^2)^2,p是动量,由于铁片运动起来了,动量增加了,这时候铁片b能量1比初始静止状态的0增加了。

这里有人又说,加热铁片b也可以增加动质量,因为温度上升使得构成铁片分子平均速率增加了,使其动能也增加。。。
我个人认为不会,因为物质的分子热运动本身就是做不停地、杂乱不定向的运动,温度的增加主要体现在分子与分子之间碰撞更加频繁而已。由于楼主的问题涉及温度这个概念,我主要考虑分子数目巨大的宏观物质宏观速度增加而引起的质量变化。

的确对于单个原子而言,其运动速度增加,会引起质量增加,但是我们不能说30度的原子比20度的原子能量高(温度是大量分子的统计概念,对于单个原子毫无意义),我们只能是30m/s运动的原子比20m/s运动的原子能量高,因为前者动质量增加了。

如果问题变成:
2份完全一样的物质a,b,a和b都是原子且相对静止,他们同质量,但是温度(或环境温度)不同
此时,Ma*C是否等于Mb*C,Ea是否等于Eb?
这样就是伪命题了,单个原子没有温度高低的比较。

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