原子爆弾に使われるウランが核反応後には質量が少し減り
E=mc^2により、莫大なエネルギーに変換されたという事ですが、

実際、反応後・反応前では中性子&陽子&電子等の数は変わってないのですよね?
ただ単に、核の結合エネルギーが熱エネルギー(&光エネルギー)に変換されただけなのでは無いでしょうか?

質問1)本当にE=mc^2が関係しているのでしょうか?
(まぁ、物理学者のみなさんもE=mc^2が関係していると言っているから関係しているのでしょうけど、)

質問2)では、E=mc^2が関係しているとして、実際に反応後どれくらい質量が減っているのでしょうか?(サイトの提示等でも嬉しいです。)


過去の質問も見て、似たようなのがあるんですが・・・
かなり困っているので、どちらかでもいいので、
分かる人がいましたら、よろしくお願いします。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (6件)

その昔、ウラン1個の核分裂で生じるエネルギーは200MeVくらいだと勉強したおぼえがあります。



核分裂生成物としてどういった核種ができるかで分裂後の質量合計がかわりますし、ということはとうぜん発生エネルギーも変わってしまうのですが、

参考URLによると、ひとつの例として

分裂前の質量  分裂後の質量 
------------------------------------------- 
U-235 235.124  Y-95  94.945
中性子 n  1.009  I-139 139.955
            中性子2個  2.018
---------------------------------------------
合 計   236.133     合 計 235.918   

差し引き   0.215(amu)

だそうです。amuは原子質量単位です。

参考URL:http://home2.highway.ne.jp/tsuwano/nuclear21.html
    • good
    • 0

どうも。



すみません。核物理学はド素人なので、単なる当てずっぽうなのですが、
実際の核反応では、発生する粒子(たいてい高速)をすべてきちんと捕捉して
その質量を測定することは非常に困難なのではありませんか。

No.4の参考URLで、
§13.5 原子核の質量と結合エネルギー 質量欠損
という部分がありますよね。
各原子の質量がそれを構成する粒子の単純な足し算にならない
(差がある つまり質量欠損がある)ことが、
両者の原子核エネルギーの差として表れてるということではないでしょうか。
それに定量的な評価を与えたのが、
例の有名な E=mc^2 というわけでしょう。

現実的には、原爆や原発が実際に存在しているわけですから、
その理論は正しそうだと思われていますが、
最初に述べたように、反応に関係した粒子をすべて捕捉して
その質量をすべて測定しての議論ではないと思われます。
むしろ、原爆の実際の爆発したエネルギーを測定して、
用意されたウランの何%が実際に核分裂したかなどと計算するとき
E=mc^2 の式が当然のものとして使われているのではないでしょうか。

では。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

ありがとうございます。
僕もそう思います。(というか、みなさんの回答でやっと分かりました。)

で、実際何%になるのでしょう?
どのサイト行っても実験結果として、載ってません。

お礼日時:2002/02/11 08:38

こんばんは。



Google で、原子爆弾 質量欠損 で検索をかけてみました。

とりあえず、下の参考URLが良さそうです。他にもあるかも。

読んでみて下さい。

では。

参考URL:http://dental.senzoku.showa-u.ac.jp/dent/radiol/ …

この回答への補足

実際の実験結果として、何%減ったという記事はどこかに無いでしょうか?

補足日時:2002/02/11 01:00
    • good
    • 0

E=mc^2という式の意味は、エネルギーの変化には、必ず、質量の変化が伴うということです。

このことは、相対性理論の帰結であり、核反応前後の物質の総重量を量ることで、実験的に確かめられています。実際の質量変化は、全体の1/1000~1/100といった程度です。エネルギーと質量は比例しますから、エネルギーで、質量を測ることができます。電子や陽子といった素粒子の質量は、電子ボルト(eV)というエネルギー単位を用いて表示されます。
    • good
    • 0

>ただ単に、核の結合エネルギーが熱エネルギー


>(&光エネルギー)に変換されただけ

まさしくその通りです。

ただ、エネルギーと質量は等価なので、全てのエネルギー放出には必然的に質量の減少も伴います。原子爆弾だろうと、家庭のガスコンロだろうと質量が減っているという点では同じです。

原子核反応ではエネルギー密度が高いので、それだけ質量の現象も観測しやすいというだけのことです。
    • good
    • 0

原子核には、陽子と中性子があるのはご存じですよね?


それぞれ一個の質量を1uとしたとき、単純に考えてウラン235では235uだと思われるでしょうが、実施には核内の結合エネルギーとして質量が減っています。そこで核分裂して生成した原子核の質量も生成した原子質量番号よりも小さくなっています。
数値は手元に資料がないため、回答できませんがウラン235の核内結合エネルギー>核分裂生成物の核内エネルギーのため、その差分が放出されます。これぐらいしか判りませんが。
    • good
    • 0

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

QE=MC^2 質量が減ると、エネルギーが増える?

E=MC^2 質量が減ると、エネルギーが増える?
疑問1 Cを10としたら、E=質量x100
    質量が、5から4に変化したら
    E=500→E=400
    この減った、100が外に放出されるという事ですか?

    熱エネルギーは、分子の動きだと聞きました。

    0000
    0000 ←分子が止まってるとき 絶対零度
    0000

    0→ 0→
     ↑    ←分子が動いてるとき、温度が高い
     0 ←0

この100の放出されるエネルギーは、熱エネルギーの事ですか?
その物質の、外側にある物質を動かす力という事でしょうか。

核融合の爆発は、その外側にある酸素の分子を激しく動かす事で
熱を発生させるという事なのでしょうか。

だとしたら

エネルギー=動き?
質量   =物質
光    =一定の速度の波?

という事でしょうか。

物と動きと光の速さの、関係を導き出したのがE=MC^2という事でしょうか。

Aベストアンサー

E=mc2は質量とエネルギーは同じものであることを示す式です。したがって、エネルギーが外に放出されれば、質量は減ります。実際に原子力発電では質量が減っているそうです。
また、核融合発電の原理は、原子を融合させたとき、余分な中性子が放出され、融合炉を包むブランケットという装置の原子が放出された中性子に振動させられて、熱が発生します。その熱で水蒸気を発生させ、タービンをまわすというものです。

QE=mC^2でエネルギーに変わった質量の行方は?

E=mC^2は核反応以外の変化でも成り立っていると書いてあるのを見ました。ガスを燃焼させたときなど。(質量保存則は近似的に成り立っていると言うことだったんですね。)
では、例えばガス(何のガスでも、例えば家庭のプロパンガス)の燃焼で損失したガスの一部がエネルギーになって、上にかけてあるやかんのを暖めるのに使われたとしたら、それはどうなってしまうのですか?
熱エネルギーになっているとしたら、それは振動になっていると言うこと?それがまた何かの物質になったりするのですか?なるとしたら、もともとのガスの成分になるのですか?それとも何にでもなるのですか?
地球上で核融合が難しいように、地球上では無理で地球の質量は軽くなっていっている?
どうなんでしょうか。ご回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>周期表の一番、右にあるやつがアルゴンとかがかなり安定しているって教えられた
>ような。

それは、原子の場合ですね。原子核のまわりをまわっている電子のことを考えると、ヘリウムやアルゴンが安定です。

で、原子核、つまり陽子と中性子の集合だと、鉄が一番エネルギー的に安定です。
つまり、核融合や核分裂などの原子核反応ががひじょーーーにながーーーい時間かかって起って到達するのは、最終的には鉄になるということです。

Qe=mc^2のmは何かの素粒子の質量ですか?

核反応でエネルギーを取り出す時、失われる質量は何かの素粒子の質量ですか?そうだとすればエネルギーに替わることができる素粒子は何という名の素粒子か、決まっているのでしょうか?
物から光としてエネルギーが放出される時は、物の質量は少し減るのでしょうか?

Aベストアンサー

まず、以下などで基本を勉強されてはいかがでしょうか?

(2) 「質量がエネルギーに変わる」という表現による誤解
http://www.keirinkan.com/kori/kori_physics/kori_physics_2_kaitei/contents/ph-2/3-bu/3-4-2.htm#Anchor-28631

Q粒子のエネルギー E=(1/2)mv^2とE=hν

一般的に量子力学などでエネルギーを求める場合、波長λ=h/pよりp=h’k、(h’=h/2π)をE=p^2/(2m)に代入すると、≪E=(h’k)^2/(2m)≫となりますよね。
一方、粒子のエネルギーは【E=hν】とも表されます。速度v、振動数ν、としてv=νλ、λ=(2π)/kより『ν=(kv)/(2π)』となり、またλ=h/pよりmv=h/λとなる。これよりv=(h’k)/mを『』に代入し、さらに【】に代入するとE=(h’k)^2/mとなって、≪≫の式と違います。教科書では≪≫の式ですが、どのような条件で違いが生まれてくるのですか?

Aベストアンサー

> v=νλ
この表式での v は「位相速度」と呼ばれるものです。
量子力学において、波動関数の位相速度は粒子の速度とは一致しないことが知られています。

一方で、「群速度」と呼ばれるものが存在します。
これは、 v_g = ∂ω/∂k (ただしω=2πν)で定義される量です。
いまは ω=E/h'=h'k^2/2m ですから、v_g=h'k/m=p/mとなります。
(一方で位相速度は v=h'k/2mです)

位相速度は、いわば「平面波が移動する速度」です。
群速度は、「波束(空間的に局在した波)が移動する速度」です。
真空中の光などのように位相速度が波長に依らず一定になる場合は位相速度と群速度は一致しますが、
それ以外の場合には位相速度と群速度は異なります。
現実の粒子は波束で表現されると考えられるので、粒子の「速度」に対応するのは群速度の方です。

詳しくは「群速度」で検索してみてください。

QE = mC^2のEは温度や比熱に無関係か

http://ja.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc2 を閲覧しての質問です。

1 Aの銅片は摂氏0゜、質量mとする。
2 Bの銅片は摂氏1゜、質量mとする。
3 Cの純水は摂氏0゜、質量mとする。
4 Dの純水は摂氏1゜、質量mとする。
5 エネルギー・質量保存則とはE =mC^2である。

5によって物質の何たるかに関わらず質量が同一であればエネルギーは等価であると理解しました。
一般に教養書における5の式の説明文では物質の温度や比熱の異同については何も述べずに、いきなりE=mC^2が出てくるように見受けられます。エネルギー・質量保存則では温度や比熱の相違に関わらずA~Dの全てが同じエネルギーをもつのですか。それとも、エネルギー・質量保存則はエネルギーの一部についてのみ述べているのであって熱エネルギーをも含めて考えればDが一番大きなエネルギーをもつのですか。今現在はA~Dの全てが同じエネルギーをもつのだろうと予想しています。
その根拠は
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=215758 のNo.5の回答から
B、Dが摂氏0゜に下がったときには質量がmより減少すると読み取れるからです。このことから質量が同じであれば温度や比熱の相違に関わらず熱エネルギーをも含めて同じエネルギーをもつ、すなわちA~Dの全てが同じエネルギーをもつのだろうと予想しました。この理解は正しいですか、間違っていますか。
よろしく、お願いします。

http://ja.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc2 を閲覧しての質問です。

1 Aの銅片は摂氏0゜、質量mとする。
2 Bの銅片は摂氏1゜、質量mとする。
3 Cの純水は摂氏0゜、質量mとする。
4 Dの純水は摂氏1゜、質量mとする。
5 エネルギー・質量保存則とはE =mC^2である。

5によって物質の何たるかに関わらず質量が同一であればエネルギーは等価であると理解しました。
一般に教養書における5の式の説明文では物質の温度や比熱の異同については何も述べずに、いきなりE=mC^2が出てくるように見受けられます。エネル...続きを読む

Aベストアンサー

#2の続きです。

 0℃の1gの水があるとして、その温度を1℃にした時の質量を、
私は、E=mc^2 に従って計算してみました。その値は
 約1.00000000000005g  です。
その差は余りにも小さいので、
普通はこの温度変化をしても、水の質量は変わらないとしているのですね。
 しかし、本当はごくわずかとはいえ、質量は変化していることになります。


人気Q&Aランキング

おすすめ情報