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【物理】

これの(39)の式が理解できません。
あと、質量とエネルギーの等価性というのは、書き込んだようになるということを表してるんですかね?

「【物理】 これの(39)の式が理解できま」の質問画像

A 回答 (6件)

質量はエネルギーの一形態という教え方ももう古いのでしょうね。


キログラム原器の定義自体がもう変わってしましったので、

プランク定数に基づく定義では、静止エネルギーと質量の関係式 E = mc2 を用いて、ある振動数 ν の光子のエネルギー (E = hν) と等しい静止エネルギーを持つ物体の質量を1キログラムと定義する。https://ja.wikipedia.org/wiki/キログラム

理論よって考え方は違うのだけど、光の運動量が、|p|=hν/c=mc、だといってるので、

これは質量の定義自体が、物体の動かしにくさという古典的な定義から、エネルギーの動きにくさに変えたともいえるので、光速度cとプランク定数hを正として、他の物理定数が誤差があるとするようなものなの
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教科書では、質量はエネルギーの一形態という意味で使ってるのだろうけど、


光速度基準では、光の運動量=質量x光速度、もしくはエネルギー=質量x光速度の二乗
光の運動量やエネルギーが本質になるので、
広い意味では、質量保存則が、エネルギー保存則と等価になるってことね。

なお、これは原子核反応に限ったものであるという誤解があるが、実際には原子核反応の観測により実証されたというのが正しい。質量とエネルギーが等価であることは、原子核反応に限った話ではなく、全ての場合において成り立つ。https://www.wikiwand.com/ja/E%3Dmc2
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原子番号Zは核にある陽子の数です。

質量数A=陽子の数+中性子の数 です(電子の質量は非常に小さいので無視します。
この時、原子の質量m₀は
Zmp+(A-Z)mn=m₀{(A-Z)の値は中性子の数} のはずですが、霧箱という装置で
それぞれの質量を正確に測定すると。
Zmp+(A-Z)mn>m₀ でした。
核には電気的中性の中性子と電気的陽性の陽子が詰まっているので、陽子同士は反発しますが
それ以上の何かの力で閉じ込められていると想像して、その力を核力と呼んでいました。
やがて、アインシュタインによって、質量とエネルギーは等価(E=mC²)と証明されて
核力の源は質量だったと分かった訳です。
質量からエネルギーへの変換は原子爆弾や原子力発電。
エネルギーから質量への変換は知られていません。(ビッグバンはまだ仮説なのでダメです)
物理変化は一般に不可逆なので、逆の現象はなくとも良いのです。
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そういう事です。


=と言う事は、質量もエネルギーも、元々同じ実体のものを別の物理量として測定してると言うことです。
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忘れていました。


39の意味は
#1で述べたような原子核の反応などで変化する質量の様子を示したものです

陽子Z個と、中性子A-Z個(←←←質量数=陽子+中性子数) 
合計 Aこの粒子を完全にくっつけて
1つの原子核をつくる場合の質量についての式です

反応前後で質量の一部がエネルギーにかわって放出(吸収)されるので、粒子の質量の総和は増減しますから、Δmはその変化量を指すもの
mp、mnはそれぞれ、陽子、電子の質量
Z・mpは反応前でこららの粒子のうちで、陽子の質量の合計
(A-Z)mnは 中性子の質量の合計
ゆえに反応前の質量の合計=Zmp+(A-Z)mn
陽子数=原子番号だから 出来上がるのは原子番号Zの原子で、その質量をmoとすれば
合計質量の変化=反応前の粒子の質量の合計-出来上がった原子核の質量 → Δm==Zmp+(A-Z)mn-mo
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大雑把にいえばそういうことです


例えば、ゴルフボール1個ないし、アンパン1個の質量をすべてエネルギーに変えたとしたら
太平洋戦争中に広島や長崎に落とされた原爆が発したエネルギーと同じだけのエネルギーに相当するということです
反対に 原爆のエネルギーをすべて質量の変えたとしたら ゴルフボール位になるということ

現実的には質量をすべてエネルギーに変えたり、エネルギーをすべて質量に変えるということは大変ですので
画像のは、原子核反応などで良く用いられる式です

例えば核融合反応などで、中性子2こ、陽子2こが結合してHe原子核ができると 
He原子核の質量<中性子2こ、陽子2この質量合計
というように反応後は質量が減ります
このときエネルギーが放出されるわけですが、減った分の質量がエネルギーに変わったということです
E=mc²にからめて 質量減少分=Δm とすれば
放出されるエネルギーEは
E=Δm・c²
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