一斤重的电能供全世界用多少年呢?

用户创维


答:一般情况下能量不能称斤按两来计量,但是我们可以借助相对论的质能方程,把能量等价转化为质量。


质能方程

爱因斯坦提出著名的质能方程,该方程描述质量和能量是统一的,或者说质量是能量的表象之一,利用质能方程,无论能量以什么形式存在,都将对应一个质量,对于1斤(500克)的质量,按照质量方程计算出来的能量为:

E=mc^2=0.5*(3*10^8)^2≈4.5*10^16J

相当于125亿度的电能,目前全世界每年的总耗电量约为25万亿度,那么125亿度只够全世界使用大约4小时。


质能转化

既然质能和能量可以相互转化,为何我们不把物质转化为能量来解决能源危机呢?

原因在于质能转化非常困难,人类目前只掌握了可控的核裂变技术(核电厂),而核裂变的质能转化率非常低,而且要使用特殊的裂变材料,还会产生致命的核辐射。

目前有望突破的能量技术是可控核聚变,核聚变的质能转化率比核裂变高很多,而且聚变材料在地球上非常丰富,一升海水中的氘聚变,相当于300升汽油燃烧的能量。


正反物质湮没

在物理学中,有一类极为特殊的物质——反物质,反物质是正常物质的反状态,正反物质所带电荷相反、自旋方向相反、磁矩方向相反,但是数值大小相等。

所有物质都有对应的反物质,比如电子—正电子,质子—反质子,氢原子—反氢原子,其中光子的反物质就是它本身。

正反物质接触时,会以质能方程100%地湮灭为能量,由于能量本身不是独立实体,所以能量会以光子、中微子等物质作为载体释放出来。

或许在未来,人类掌握了可控正反物质湮灭的技术,那么能量就可以近似用质量代替——“朋友,我的飞船没能源了, 能否借5公斤的能源给我”。


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艾伯史密斯


电能是能量,单位是焦耳(J),不是大白菜,不能按斤论,不过题主你就是要按斤买,我也可以给你一斤的电能,就看你敢不敢拿,在这里,我们又要用那个神奇的公式——质能方程。

电能单位是焦耳(J),1J=1瓦·秒,生活中常用单位是度,1度=1千瓦时。换算成焦耳就是

根据质能方程,一斤电能即m=0.5Kg,c为光速3×10^8m/s,那么一斤电能含有的能量为

1斤电能相当于多少颗原子弹

1斤电能相当于1080万吨TNT当量。当年美国投在广岛的原子弹“小男孩”相当于力1.5万吨TNT当量,这1斤电能相当于720颗“小男孩”。

一斤重的电能供全世界用多少年呢

2018年全球用电21.6万亿度,差不多是7.8×10^19J,一斤重的电能可以供全球使用

一斤重的电能供中国用多少年呢

2018年中国用电量为68449亿度,差不多是2.46×10^19J,一斤重的电能可以供中国人使用

一斤重的电能供一个中国人用多少年呢

生活用电远少于工业用电,中国人均生活用电大致在月26度,年均312度左右,差不多是1.12×10^9J,一斤重的电能可以供一个中国人使用


有初有终


哈哈,很有意思的问题,一斤重的电,实际上“斤”是质量单位,而“电”则表达的不够明确,是指电流呢还是电能呢,我们这里就认为是电能吧,否则用电流就没法讲下去了。

虽然用质量单位表示能量,是不合适的,但所幸爱因斯坦的质能方程化解了这个尴尬。

按照质能方程E=mc平方,一斤重的电能,其数值为4.5*10的16次方焦耳(我们发现,如果用质能方程,那么问题的关键就在于对象的质量是多少,而和具体是什么对象无关,因此如果这里如果将电能换成其它任何物质都是无所谓的)

接下来,我们再来看全世界一年的耗电量,按照前两年的数据(下图是发电量,我们暂且耗电量就等于发电量),全世界一年的耗电量大概在25万亿度左右,而这个25万亿度是什么概念呢?


我们知道一度就等于一千瓦时,而一千瓦时换成焦耳,则是3600000焦耳,那么25万亿度电就是9*10的19次方。

很显然,4.5*10的16次方是9*10的19次方的0.05%,也就是说相当于全年当中0.18天的耗电量(也就是4.3个小时的耗电量)。

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赛先生科普


一斤重的电能供全世界用多少年呢?

第一次听说用“斤”来形容电能的,当然这可以有两种含义,毕竟能量是实实在在的,而爱因斯坦告诉我们质能是可以相互转换的,E=MC^2,这点脑洞估计烂大街了,咱今天换个思路,比如一斤电子的电荷有多少能量?

当然大家很清楚,再多的电子也不会流动,因为它们并不能自发形成定向流动的自由电子,而在金属导体上形成自由电子流动操作起来比较容易,施加一个电压即可!那么我们就以一个电子伏的能量来计算下,看看一斤电子伏特大概蕴含多少能量!

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

(代表一个电子经过1伏特的电位差加速后所获得的动能)

电子的质量为:9.10956×10^-31kg千克

那么一斤即可0.5KG电子有5.49×10^29个电子

那么一斤电子伏特的能量为:87929603625.2J

好像并不是一个特别大的数字,按一度电3.6×10^6焦耳计算的话,

大概也就:24424.9度电!假如这是一个电池的话,那敢情不错,比如最高端的特斯拉Model S P100D配置的就是100千瓦时(即100度电,续航482KM),假如换成一斤电子伏特的话,这续航力大概能达到117727.97KM,即续航11.7万千米!大概能绕地球3圈不到一点,看起来还是不错啊!

那么质能转换的100%高效率能产生多大的能量呢?

质能转换E=MC^2计算大约能达到4.49×10^16焦耳!

相当于:125亿度电能,看来质能转换还是秒杀一切!


星辰大海路上的种花家


根据国际能源署(IEA:International Energy Agency)的统计情况,2016年全球全年的电力消耗量为23032.86TW·h(TW=1012W),这一数值换算成以焦耳为单位约等于8.28×1019J(J是能量单位焦耳的符号),即全球每年消耗电能8.28×1019J。题主想要计算出一斤的电能是多少能量,关键在于电能不能以质量单位计算。那怎么解决这个问题呢?质量虽然与电能关系不是很密切,但是与能量有着紧密联系,即质能方程

,其中m代表质量,c是光速,E代表能量,这一方程是爱因斯坦在狭义相对论中提出的,该公式的意义物质的质量就是它自身能量的量度。我们可以用这个方程计算一斤物体所具有的能量,约4.5×1016J,因此一斤物体所具有的能量可以供应的时间为4.5×1016J/8.28×1019J=0.00054年=0.20天=4.8小时。 上述估算过程中,把电能看成了一种物体,虽然能量确实是一种客观存在,但把电能看做物质再估计其能量,这种方式显然不科学。此外,计算中假定了质量转换成能量的效率是100%的,因此计算结果会偏大。

注:回答中“1012”、“1019”、“1016”分别代表的是10的12次方、10的19次方、10的16次方,由于排版造成的不便,希望读者谅解。


wadefun


第一次看到电能论斤重。正常情况下,电能的单位都是用千瓦·时或者度来表示。不过,从某种意义上来说,电能论斤可以说得过去。

电能是能量,而爱因斯坦从狭义相对论中得到的质能方程(E=mc^2)指出,能量和质量在本质上是等价的,其转换因子为真空光速的平方(c^2)。质量在一定条件下可以转换成能量,例如,核反应、正反物质的湮灭反应。反过来,能量在一定条件下也可以转换成质量,例如,布莱特-惠勒过程,宇宙诞生之初的纯能量转化为物质的过程。

根据质能方程,如果电能相当于1斤(0.5千克)的物质,那么,电能为4.49×10^16焦耳。那么,这些电能相当于多少度呢?

一度即为一千瓦·时,而一千瓦·时又等于1000瓦×3600秒,所以一度电的能量为3.6×10^6焦耳。因此,一斤重的电能相当于125亿(1.25×10^10)度。那么,这些电能可供全世界用多久呢?

根据国际能源署(IEA)给出的数据,2018年全世界的用电总量约为22.9万亿度,平均每天的用电量为630亿度。换算过来,全世界每年消耗的电能相当于“0.92吨”,即每天“5斤”。因此,一斤重的电能只够全世界用大约4.8小时。我国在2018年全社会的用电总量为6.85万亿度,相当于“550斤”,所以一斤重的电能只够用大约16小时。

理想情况下,如果让920斤的物质和920斤的反物质发生湮灭,该过程所产生的能量相当于全世界在2018年的总耗电量。


火星一号


光,电,磁,恒星,火焰都是宇宙第四态电磁态,这些不是原子物质,故无重量,质量等于能量。

质量不等于重量,学界混用大错误。

质能方程质量与重量混用,本质无意义,混蛋逻辑,故用几斤电世界用多久纯属扯淡。


原黄烈平


每一种物理量,都有统一的国际单位制,例如质量的主单位是千克(公斤),辅助单位有顿,克等。长度的主单位是米,辅助单位是千米,分米等。而能量的主单位是焦耳,电能的主单位是千瓦.时,俗称度。既然国际科学大会通过了,就成为共同语言,就应该执行,大家都这么说,都听得懂。

用一斤来标度电能,你就站在了全世界的对立面,没有人听得懂,你就成为另类。略微有一点物理知识的,读过初中物理的,都知道整个初三都在学电学,电能的定义,公式,单位,换算,都应该一清二楚的。

这样一查,恐怕你初中没有读完吧,或者,连初中都没有读过吧?这样的说起来,就情有可原,同时,也把你的文化底线都暴露在光天化日之下。在大学生满街走的今天,初中生和他们比较起来,天差地别,挺渗人的。


青山不掩


原子由处于中心的原子核和核外电子构成,原子核又是由质子和中子构成,质子带正电,核外电子带负电,中子不带电。由于质子的正电与电子的负电相互抵消,所以物体本身并不带电,当物体(一般指导体)中电荷受到电场力的作用时发生定向移动于是产生电流。

电流有强有弱,国际单位用安培(I)表示,其含义是单位时间内通过导体电量的多少。电量用库伦(C)表示,1库伦的电量等于6.25×10的18次方个电子的所带的电量。1安培=1库伦÷1秒,即:导体1秒钟通过1库伦(6.25×10的18次方个电子)的电量,其电流强度为1安培。

我们都知道电子是有质量的,一个电子的质量是9.1×10的—31次方千克。那么,1斤电就可以理解为0.5千克电子所带的电量。

0.5千克电子有5.5×10的29次方个,经过计算电量约为8.8×10的10次方库伦。

假设你家里所有用电器总功率为11000瓦(符合一般家庭用电功率),且用电器全部打开用电,那么你家用电器总的电流强度=11000瓦÷220伏=50安培。

8.8×10的10次方库伦电量以50安培的电流强度通过你家电表所需的时间=8.8×10∧10库伦÷50安培=1.76×10∧9秒≈55年。

也就是1斤电可供你家11000瓦用电器每天24小时不间断,每天用电264度、每月用电7920度连续使用55年。如果按照一个家庭每个月正常用电400度可够你家用1100年。


purplemapleleaf831


电能的单位本来是能量单位焦耳,你说“一斤”?这是质量单位!

实际上,这也不能算错,在100多年前爱因斯坦提出的质能方程里,质量和能量不在是两个独立的物理量了,在一定条件下,它们之间还能相互转换。


那么,一斤能量到底有多少能量呢?它又能供全世界用多少年?

这个问题只要用质能方程计算一下就行了,质能方程对于很多人都应该很熟悉,它就是下面图里这个公式。


能量E和质量m通过光速c神秘地联系在了一起,这个公式的推导方法有很多,下面这种可以作为一种参考:

这里的一斤我这里认为是一公斤,这在中国的很多地方可能有些区别。

一公斤就是1千克,而质能方程里的质量单位也是千克,所以一公斤重的电能,对应的能量数值上E=c^2=299792458×299492458=9×10^16J,约等于250亿度电能,目前的世界仅在互联网(比较客观,其他方面有不确定性)上每年需要消耗2万亿度点。

所以从量上来计算,一公斤的电能,只能够全世界的互联网消耗5天左右,而电能的消耗却远远不止用在互联网上。


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