一斤重的電能供全世界用多少年呢?

用戶創維


答:一般情況下能量不能稱斤按兩來計量,但是我們可以藉助相對論的質能方程,把能量等價轉化為質量。


質能方程

愛因斯坦提出著名的質能方程,該方程描述質量和能量是統一的,或者說質量是能量的表象之一,利用質能方程,無論能量以什麼形式存在,都將對應一個質量,對於1斤(500克)的質量,按照質量方程計算出來的能量為:

E=mc^2=0.5*(3*10^8)^2≈4.5*10^16J

相當於125億度的電能,目前全世界每年的總耗電量約為25萬億度,那麼125億度只夠全世界使用大約4小時。


質能轉化

既然質能和能量可以相互轉化,為何我們不把物質轉化為能量來解決能源危機呢?

原因在於質能轉化非常困難,人類目前只掌握了可控的核裂變技術(核電廠),而核裂變的質能轉化率非常低,而且要使用特殊的裂變材料,還會產生致命的核輻射。

目前有望突破的能量技術是可控核聚變,核聚變的質能轉化率比核裂變高很多,而且聚變材料在地球上非常豐富,一升海水中的氘聚變,相當於300升汽油燃燒的能量。


正反物質湮沒

在物理學中,有一類極為特殊的物質——反物質,反物質是正常物質的反狀態,正反物質所帶電荷相反、自旋方向相反、磁矩方向相反,但是數值大小相等。

所有物質都有對應的反物質,比如電子—正電子,質子—反質子,氫原子—反氫原子,其中光子的反物質就是它本身。

正反物質接觸時,會以質能方程100%地湮滅為能量,由於能量本身不是獨立實體,所以能量會以光子、中微子等物質作為載體釋放出來。

或許在未來,人類掌握了可控正反物質湮滅的技術,那麼能量就可以近似用質量代替——“朋友,我的飛船沒能源了, 能否借5公斤的能源給我”。


我的內容就到這裡,喜歡我們文章的讀者朋友,記得點擊關注我們——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


電能是能量,單位是焦耳(J),不是大白菜,不能按斤論,不過題主你就是要按斤買,我也可以給你一斤的電能,就看你敢不敢拿,在這裡,我們又要用那個神奇的公式——質能方程。

電能單位是焦耳(J),1J=1瓦·秒,生活中常用單位是度,1度=1千瓦時。換算成焦耳就是

根據質能方程,一斤電能即m=0.5Kg,c為光速3×10^8m/s,那麼一斤電能含有的能量為

1斤電能相當於多少顆原子彈

1斤電能相當於1080萬噸TNT當量。當年美國投在廣島的原子彈“小男孩”相當於力1.5萬噸TNT當量,這1斤電能相當於720顆“小男孩”。

一斤重的電能供全世界用多少年呢

2018年全球用電21.6萬億度,差不多是7.8×10^19J,一斤重的電能可以供全球使用

一斤重的電能供中國用多少年呢

2018年中國用電量為68449億度,差不多是2.46×10^19J,一斤重的電能可以供中國人使用

一斤重的電能供一箇中國人用多少年呢

生活用電遠少於工業用電,中國人均生活用電大致在月26度,年均312度左右,差不多是1.12×10^9J,一斤重的電能可以供一箇中國人使用


有初有終


哈哈,很有意思的問題,一斤重的電,實際上“斤”是質量單位,而“電”則表達的不夠明確,是指電流呢還是電能呢,我們這裡就認為是電能吧,否則用電流就沒法講下去了。

雖然用質量單位表示能量,是不合適的,但所幸愛因斯坦的質能方程化解了這個尷尬。

按照質能方程E=mc平方,一斤重的電能,其數值為4.5*10的16次方焦耳(我們發現,如果用質能方程,那麼問題的關鍵就在於對象的質量是多少,而和具體是什麼對象無關,因此如果這裡如果將電能換成其它任何物質都是無所謂的)

接下來,我們再來看全世界一年的耗電量,按照前兩年的數據(下圖是發電量,我們暫且耗電量就等於發電量),全世界一年的耗電量大概在25萬億度左右,而這個25萬億度是什麼概念呢?


我們知道一度就等於一千瓦時,而一千瓦時換成焦耳,則是3600000焦耳,那麼25萬億度電就是9*10的19次方。

很顯然,4.5*10的16次方是9*10的19次方的0.05%,也就是說相當於全年當中0.18天的耗電量(也就是4.3個小時的耗電量)。

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


一斤重的電能供全世界用多少年呢?

第一次聽說用“斤”來形容電能的,當然這可以有兩種含義,畢竟能量是實實在在的,而愛因斯坦告訴我們質能是可以相互轉換的,E=MC^2,這點腦洞估計爛大街了,咱今天換個思路,比如一斤電子的電荷有多少能量?

當然大家很清楚,再多的電子也不會流動,因為它們並不能自發形成定向流動的自由電子,而在金屬導體上形成自由電子流動操作起來比較容易,施加一個電壓即可!那麼我們就以一個電子伏的能量來計算下,看看一斤電子伏特大概蘊含多少能量!

1eV=1e X 1V≈1.602x10^(-19) C·V=1.602x10^(-19) J

(代表一個電子經過1伏特的電位差加速後所獲得的動能)

電子的質量為:9.10956×10^-31kg千克

那麼一斤即可0.5KG電子有5.49×10^29個電子

那麼一斤電子伏特的能量為:87929603625.2J

好像並不是一個特別大的數字,按一度電3.6×10^6焦耳計算的話,

大概也就:24424.9度電!假如這是一個電池的話,那敢情不錯,比如最高端的特斯拉Model S P100D配置的就是100千瓦時(即100度電,續航482KM),假如換成一斤電子伏特的話,這續航力大概能達到117727.97KM,即續航11.7萬千米!大概能繞地球3圈不到一點,看起來還是不錯啊!

那麼質能轉換的100%高效率能產生多大的能量呢?

質能轉換E=MC^2計算大約能達到4.49×10^16焦耳!

相當於:125億度電能,看來質能轉換還是秒殺一切!


星辰大海路上的種花家


根據國際能源署(IEA:International Energy Agency)的統計情況,2016年全球全年的電力消耗量為23032.86TW·h(TW=1012W),這一數值換算成以焦耳為單位約等於8.28×1019J(J是能量單位焦耳的符號),即全球每年消耗電能8.28×1019J。題主想要計算出一斤的電能是多少能量,關鍵在於電能不能以質量單位計算。那怎麼解決這個問題呢?質量雖然與電能關係不是很密切,但是與能量有著緊密聯繫,即質能方程

,其中m代表質量,c是光速,E代表能量,這一方程是愛因斯坦在狹義相對論中提出的,該公式的意義物質的質量就是它自身能量的量度。我們可以用這個方程計算一斤物體所具有的能量,約4.5×1016J,因此一斤物體所具有的能量可以供應的時間為4.5×1016J/8.28×1019J=0.00054年=0.20天=4.8小時。 上述估算過程中,把電能看成了一種物體,雖然能量確實是一種客觀存在,但把電能看做物質再估計其能量,這種方式顯然不科學。此外,計算中假定了質量轉換成能量的效率是100%的,因此計算結果會偏大。

注:回答中“1012”、“1019”、“1016”分別代表的是10的12次方、10的19次方、10的16次方,由於排版造成的不便,希望讀者諒解。


wadefun


第一次看到電能論斤重。正常情況下,電能的單位都是用千瓦·時或者度來表示。不過,從某種意義上來說,電能論斤可以說得過去。

電能是能量,而愛因斯坦從狹義相對論中得到的質能方程(E=mc^2)指出,能量和質量在本質上是等價的,其轉換因子為真空光速的平方(c^2)。質量在一定條件下可以轉換成能量,例如,核反應、正反物質的湮滅反應。反過來,能量在一定條件下也可以轉換成質量,例如,布萊特-惠勒過程,宇宙誕生之初的純能量轉化為物質的過程。

根據質能方程,如果電能相當於1斤(0.5千克)的物質,那麼,電能為4.49×10^16焦耳。那麼,這些電能相當於多少度呢?

一度即為一千瓦·時,而一千瓦·時又等於1000瓦×3600秒,所以一度電的能量為3.6×10^6焦耳。因此,一斤重的電能相當於125億(1.25×10^10)度。那麼,這些電能可供全世界用多久呢?

根據國際能源署(IEA)給出的數據,2018年全世界的用電總量約為22.9萬億度,平均每天的用電量為630億度。換算過來,全世界每年消耗的電能相當於“0.92噸”,即每天“5斤”。因此,一斤重的電能只夠全世界用大約4.8小時。我國在2018年全社會的用電總量為6.85萬億度,相當於“550斤”,所以一斤重的電能只夠用大約16小時。

理想情況下,如果讓920斤的物質和920斤的反物質發生湮滅,該過程所產生的能量相當於全世界在2018年的總耗電量。


火星一號


光,電,磁,恆星,火焰都是宇宙第四態電磁態,這些不是原子物質,故無重量,質量等於能量。

質量不等於重量,學界混用大錯誤。

質能方程質量與重量混用,本質無意義,混蛋邏輯,故用幾斤電世界用多久純屬扯淡。


原黃烈平


每一種物理量,都有統一的國際單位制,例如質量的主單位是千克(公斤),輔助單位有頓,克等。長度的主單位是米,輔助單位是千米,分米等。而能量的主單位是焦耳,電能的主單位是千瓦.時,俗稱度。既然國際科學大會通過了,就成為共同語言,就應該執行,大家都這麼說,都聽得懂。

用一斤來標度電能,你就站在了全世界的對立面,沒有人聽得懂,你就成為另類。略微有一點物理知識的,讀過初中物理的,都知道整個初三都在學電學,電能的定義,公式,單位,換算,都應該一清二楚的。

這樣一查,恐怕你初中沒有讀完吧,或者,連初中都沒有讀過吧?這樣的說起來,就情有可原,同時,也把你的文化底線都暴露在光天化日之下。在大學生滿街走的今天,初中生和他們比較起來,天差地別,挺滲人的。


青山不掩


原子由處於中心的原子核和核外電子構成,原子核又是由質子和中子構成,質子帶正電,核外電子帶負電,中子不帶電。由於質子的正電與電子的負電相互抵消,所以物體本身並不帶電,當物體(一般指導體)中電荷受到電場力的作用時發生定向移動於是產生電流。

電流有強有弱,國際單位用安培(I)表示,其含義是單位時間內通過導體電量的多少。電量用庫倫(C)表示,1庫倫的電量等於6.25×10的18次方個電子的所帶的電量。1安培=1庫倫÷1秒,即:導體1秒鐘通過1庫倫(6.25×10的18次方個電子)的電量,其電流強度為1安培。

我們都知道電子是有質量的,一個電子的質量是9.1×10的—31次方千克。那麼,1斤電就可以理解為0.5千克電子所帶的電量。

0.5千克電子有5.5×10的29次方個,經過計算電量約為8.8×10的10次方庫倫。

假設你家裡所有用電器總功率為11000瓦(符合一般家庭用電功率),且用電器全部打開用電,那麼你家用電器總的電流強度=11000瓦÷220伏=50安培。

8.8×10的10次方庫倫電量以50安培的電流強度通過你家電錶所需的時間=8.8×10∧10庫倫÷50安培=1.76×10∧9秒≈55年。

也就是1斤電可供你家11000瓦用電器每天24小時不間斷,每天用電264度、每月用電7920度連續使用55年。如果按照一個家庭每個月正常用電400度可夠你家用1100年。


purplemapleleaf831


電能的單位本來是能量單位焦耳,你說“一斤”?這是質量單位!

實際上,這也不能算錯,在100多年前愛因斯坦提出的質能方程裡,質量和能量不在是兩個獨立的物理量了,在一定條件下,它們之間還能相互轉換。


那麼,一斤能量到底有多少能量呢?它又能供全世界用多少年?

這個問題只要用質能方程計算一下就行了,質能方程對於很多人都應該很熟悉,它就是下面圖裡這個公式。


能量E和質量m通過光速c神秘地聯繫在了一起,這個公式的推導方法有很多,下面這種可以作為一種參考:

這裡的一斤我這裡認為是一公斤,這在中國的很多地方可能有些區別。

一公斤就是1千克,而質能方程裡的質量單位也是千克,所以一公斤重的電能,對應的能量數值上E=c^2=299792458×299492458=9×10^16J,約等於250億度電能,目前的世界僅在互聯網(比較客觀,其他方面有不確定性)上每年需要消耗2萬億度點。

所以從量上來計算,一公斤的電能,只能夠全世界的互聯網消耗5天左右,而電能的消耗卻遠遠不止用在互聯網上。


分享到:


相關文章: