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"质量增加释放能量"

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反应质量亏损. 释放能量. 1 kg 核燃料释放能量. 青岛科技大学大学物理讲义. 锂原子的核反应. 两粒子所具有的总动能. 两粒子质量比静质量增加 ...
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第五十四讲　相对论简介(二)

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　　　　　　　狭义相对论的时空观　　　　　　　　　　　　　1） 两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的，时间关系也是相对的，只有将空间和时间联系在一起才有意义。　　　　　　　　　　　　2）时—空不互相独立，而是不可分割的整体。　　　3）光速 C 是建立不同惯性系间时空变换的纽带。


3） 时， 。


1）时间延缓是一种相对效应 。


2）时间的流逝不是绝对的，运动将改变时间的进程.（例如新陈代谢、放射性的衰变、寿命等 ）。


注意


一　相对论的时空观






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例1 设想有一光子火箭以 速率相对地球作直线运动 ，若火箭上宇航员的计时器记录他观测星云用去 10 min , 则地球上的观察者测得此事用去多少时间 ？


运动的钟似乎走慢了。


解: 设火箭为 系、地球为 S 系






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二　相对论时空观的质量与动量


绝对时空观


相对论时空观


空间变换关系


时间变换关系


质量变换关系


动量变换关系


静质量 ：物体相对于惯性系静止时的质量 。






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三　狭义相对论力学的基本方程


相对论动量守恒定律


当 时， 急剧增加 ,而 ，所以光速 C 为物体的极限速度。


当


时，


不变。


当 时






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四　质量与能量的关系


相对论质能关系


　爱因斯坦认为（1905）　懒惰性 惯性 ( inertia )活泼性 能量 ( energy )


物体的懒惰性就是物体活泼性的度量 。


质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏 。






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电子的静质量


电子的静能


质子的静能


相对论质能关系


1千克的物体所包含的静能


1千克汽油的燃烧值为 焦耳。


静能 ：物体静止时所具有的能量。


质子的静质量






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例2：在一种热核反应中，各种粒子的静质量如下：

求：反应释放的能量。


氘核

氚核

氦核

中子


反应质量亏损


释放能量


1 kg 核燃料释放能量






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锂原子的核反应


两　粒子所具有的总动能


两　粒子质量比静质量增加


理论计算和实验结果相符。


实验测量






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物理意义


惯性质量的增加和能量的增加相联系，质量的
大小应标志着能量的大小，这是相对论的又一极其

重要的推论。


相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理

论基础 , 这是一个具有划时代的意义的理论公式。






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五　质能公式在原子核裂变和聚变中的应用


质量亏损


原子质量单位


放出的能量


1g 铀— 235 的原子裂变所释放的能量


1 核裂变






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我国于 1958 年建成的首座重水反应堆






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2 轻核聚变


释放能量


质量亏损


轻核聚变条件 温度要达到 时，使 具有 的动能，足以克服两 之间的库仑排斥力。


氘核


氦核






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六　动量与能量的关系


极端相对论近似


光子


光的波粒二象性


普朗克常量






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例3 设一质子以速度 运动. 求其总能量、动能和动量。


解 质子的静能


也可如此计算






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例4 已知一个氚核 和一个氘核 可聚变成一氦核 , 并产生一个中子 , 试问这个核聚变中有多少能量被释放出来。


解 核聚变反应式


氘核和氚核聚变为氦核的过程中，静能量减少了


氚:tritium


氘:deuterium


核聚变: nuclear fusion