Wzhisper

提这个问题的同学，我认为是一个深受电池困扰的外卖小哥，深厚的物理知识背景下，电瓶车转瞬即逝的电量，深深的伤害了小哥的自尊，于是，从最高级的能量释放形式中，寻求一劳永逸的解决办法。

所以，这是一个解决快递/外卖小哥终极怨念的好题目！

我这就来解惑一把。

核能电池的可行性

目前地球人使用的电池，除非是超级电容，其他的从原理上来看，都是化学能电池。

但人类早已掌握了更高级的能量转化形式——核能，那么把核能应用到电池上，有没有希望呢？

核能有三种释放的方式——聚变、裂变、衰变。

聚变号称永远还差50年，直到2020年的今天，依然看上去很美好，但实现仍旧遥遥无期，我们只能自觉的放一边。

裂变基本已经纯熟的应用在核电站的发电事业中了，但要做到小型化，甚至用到电瓶车上，那基本是扯淡。

那没办法了，只剩下华山一条路——衰变，别说，这东西已经有不少的应用了，外卖小哥的电瓶车，获得永恒的能量，理论上是有希望的！

核能电池的应用——放射性同位素电池的应用

这个事实一点都不超前，说真的，还是一个50多年前的老技术而已。

同位素电池有属于它的曾经辉煌的舞台，那就是广袤的太空——美国人登月的时候，早就盯上它了。

阿波罗11号飞船安装了两个放射性同位素装置，其热功率为15瓦，用的燃料为钚－238。放射性同位素装置并不是直接提供电能的，而是供飞船在月面上过夜时取暖使用。

这个发明创造投入使用后，就一发不可收拾，在后来发射阿波罗宇宙飞船上，都安装了SNAP－27A装置。SNAP－27A设计的电输出功率为63.5瓦，重量为31千克，它不仅可以提供电力，还能发热保暖。实乃太空旅行的必备良品。

总的来说，在深海探测、水下监听、海底电缆中继站等场合，放射性同位素电池的应用，非常广泛。

电瓶车的希望

外卖小哥的希望在熊熊燃烧之际，我来泼个凉水吧。

虽然地球人目前已经发现了超过一千五百多种放射性核素，但真正能用于同位素电池的核素至少得满足应条件后，真正能够用作放射性同位素电池的核素只剩钚238、锶90、钴60、铯137等十多种。在实际生产生活中，广泛使用的则只有钚238、锶90。

同时，同位素电池燃料的放射性，也是一件令人头疼的事情，当衰变放出的粒子动能大于200-250千电子伏特时，就会对电池中的硅晶体结构造成不可逆的损伤。简单的说，连电池都顶不住辐射了，你作为使用者，有胆量试试吗？

最后，能量密度的问题，才是真正的大问题。因为放射性辐射的影响，目前同位素电池的能量密度令人失望。阿波罗计划中使用的同位素电池31kg但输出功率仅70W，这点功率，点亮一盏节能灯是足够了，但要让电瓶车跑起来，你想过电池的总重量超过车重的情况吗？这画面太美我不敢看啊！

结语

讲了半天，还是最后回应一下题主的直接提问，一个原子的转变，以碳12为例，大约是是1.8*10^-9焦耳，可以推动电瓶车行驶1纳米左右。

但一个原子是十足的微观尺度，和宏观直接联系，是没有意义的。现实中，我们根本不可能分离出单独一个原子进行控制的，所以没必要计较太多。

真家伙要使用，还得看我刚刚讲到的电池啊。不过，目前来看，外卖小哥还是老实充电比较实际了。

猫先生内涵科普

答：一个碳12原子，如果按照质能方程100%地转化为能量，大约是1.8*10^-9焦耳，可以推动电瓶车行径几纳米；如果是1克质量的原子100%转化为能量，可以让一辆电瓶车跑上400亿公里。

题目所问，一个微观，一个宏观，对比的意义不大，我们可以来简单计算一下，碳-12是相对原子质量的定义标准（12u），一个碳-12原子是1.9927×10-26kg。

如果使用一个碳-12原子与它的反原子相碰，就会发生湮灭，并按照质能方程100%地释放能量，能量载体一般为光子和中微子等等，其中每个碳原子释放能量为：

△E=mc^2=1.9927*10^-26*（3*10^8）^2≈1.8*10^-9焦耳；

这是一个非常小的能量值，但是对于一个碳原子来说，能量还是不可小觑的；如果这些能量全部转化为波长500nm的可见光，那么光子数目为450亿个。

质量为一克的碳原子，拥有n=1/12mol=5*10^22个碳原子，如果这一克碳原子100%转化为能量将是：

E=n*△E=9*10^13焦耳；

比广岛原子弹（约8*10^23焦耳）释放的能量还高，可见在普通物质当中，都蕴含着巨大的能量，只是要把这部分能量释放出来是非常困难的。

原子弹中的质量亏损率不到0.1%，氢弹中的质量亏损率大约为0.7%，即便如此，一座核电站每年只需要几吨的铀材料，就足够全年的发电需求。

我的内容就到这里，喜欢我们文章的读者朋友，记得点击关注我们——艾伯史密斯！

艾伯史密斯

这个问题很有意思，我可以尝试着回答一下。

原子的质量要怎么衡量？答案是“原子质量单位”，这个质量大致相当于一颗质子的质量，定义为静止、未键结并且处于基态的碳12原子质量的1/12，单位是1u。【碳12原子如下图所示】

1u的质量换算成标准质量大概是1.66*10^(-27)kg。而把这点儿质量完全转化成能量就要利用到爱因斯坦的质能方程：E=mc^2了，其中m是质量，c是光速。光速的大小约为3*10^8m/s，所以乘起来之后，1u质量产生的能量大概是1.5*10^(-10)J。

但是，这个是基本的能量单位，我们还要转换成电能单位，一度电就是1kWh，大概是3600000J。

所以最终我们可以得到，1u的质量产生的电大概是4*10^（-17）度电。

当然了，一个原子的质量，根据不同的原子，可能质量从1u到几百u不等，但是就算是几百u那么大的一颗原子，产生的电能恐怕都没有0.000000001度电。但是既然要算能够让电动车移动多远，我们不妨算算看。

首先，我们拿小米电动滑板车作为研究对象【如下图所示】，这个电动滑板车的电池容量为474Wh，可以走45公里那么远。

我们假设把一颗铀235原子全部转化成能量，大概可以充满这个电动车电池的1/（5*10^13），实在是少的可怜，然后算成距离，那么大概可以使电动车前进9*10^(-10)m，如果再粗略一点儿，是大概1纳米。

所以，如果我们把一颗铀235原子转换成能量，可以驱动一台电动车前进1纳米。这就是这个问题的答案。

航小北的日常科普

很有意思的一道问题，一个原子完全转化为能量，联想到爱因斯坦的质能方程E=mc^2，其中c是光速，数值为3*10^8，这是一个很大的数了，按理说只需一点点物质就能释放出巨大的能量。

但问题是现在只有一个原子的质量，就以铁原子为例，它的质量为9.3*10^-26千克（原子的质量可以认为是由其内部的质子和中子数决定的），请注意是负的26次方，也就是说一个铁原子完成转化为能量，仅仅只有8.37*10^-9次方焦耳。

这是一个什么概念呢？让我们先来看看一度电有多少焦耳，一度电也就是一千瓦时，因为一瓦等于一焦耳/一秒，因此一千瓦时=1000*3600=3600000焦耳。

这时我们再来看看一个铁原子转化成的能量，只有一度电的0.00000000000023%

很显然，一个铁原子能提供的能量实在是太少了，电动车轮子基本上是转不起来的。

如果是一摩尔铁原子，那么它的质量差不多就有56克，完全转化为能量就比较可观了。

期待您的点评和关注哦！

赛先生科普

假定是有这么一个原子可以转化成能量，不考虑需要先加以十倍以上的能量才能实现，单就这个原子本身产生的能量究竟有多大？

以下为不负责任的瞎说

作为光杆原子无法产生能量，按物质可以无限切分的假想为基础，不排除原子这个元素仍能继续切分下去，发现更更微小的大千世界。单就单个原子本身无法产生或转化成能量。能量是原子捕获其它原子或质子电子产生运动后的产物。不同的元素与捕获不同数量的电子后产生的能量也不相同。

如果把电子作为催化剂，通过增加与剥夺电子的方式促使原子不断释放能量，只计算原子能来考量，则可以形成永动机模式。在此条件下只实现了能量的无限循环，就算产生了一万倍的能量，也只能推动一万个同种原子原地震动一下，循环后也只是原地不停的震动，因为没有对这个原子施加方向。

如果有20克的原子通过外力方式被施加方向后产生的能量就可以使200千克的电动车持续的运转下去。

事实上没有一个核电厂的补给是无法实现这种原子能的提取。

题目有畸义，我认为应是充分利用原子释放的能量能使电动车跑多远？假借水分子的氢氧转换，以前有一个说法是，如能充分使用一杯水的能量，可使瓦特的那条船从欧洲开到美洲。

梦景仙

一个原子完全转换成能量能让一辆电瓶车跑多远？

质量完全转换成能量方式只有正反物质湮灭，当然我们并不关心是如何实现，只是来计算下如此高效率的转换下，一个原子的质量彻底转换成能量会有多大？我们就以一个铀原子的质量为例来简单计算能量：

我们从上文中可以了解到U的相对原子质量为238.02891，那么它的绝对原子质量是多少呢？说到这里我们不得不提一下题外话：

绝对原子质量：即可一个原子的实际质量，比如氧原子的质量是2.657×10^-26kg，铁原子的质量是9.288×10^-26kg！

相对原子质量：看到这种原子实际质量科学计数的数字头都有点大了！因此引入了相对原子质量的概念来辅助记忆：碳原子12C的质量是1.9927×10^-26kg，它的1/12为1.6606×10^-27kg为比例，计算原子的相对原子质量，即可：

相对原子质量=原子质量/（C12的质量*1/12）

因此一个铀原子质量：238.02891×1.6606×10^-27kg=3.95270807946e-25kg

有了质量之后，计算能量就很简单了，因为不是湮灭，也不是裂变，只是假设的单个铀原子彻底转换成能量！

是时候祭出爱因斯坦的质能转换公式了：

E=3.95270807946e-25kg*C^2=3.553×10^-8J

那么电动车需要多大的能量来推进呢？一般普通小型电动车的电机功率为300W，高的是500-800W，甚至有1000-1200W的！那么300W是个多大的概念呢？

1W/H=1W×3600s=3600J

那么300W的功率在1S之内输出至少也要300J/S，即使平路上需要有个几十个焦耳/S才能推进电动车！因此这个能量实在小得有些超出意料之外，不过这也没什么，原子已经是能支持元素的最小单位了，再往下到了质子中子就无法区分元素了，因为所有的物质都是由不同的质子数和中子数还有核外电子数构成的！理论上一克铀有：

N=1克/3.95270807946e-25kg=2.54×10^21个铀原子！

如果一克铀彻底转换成能量的话（注意是彻底质能转换）：89887740975938.55J

一吨TNT的能量约为：4184000000J

那么约合：21483.7吨TNT

不要看一个原子的能量不大，甚至连电动车的摩擦力都克服不了！但天文数字般的原子加在一起，其能量非常庞大的！再提一句题外话，广岛原子弹的爆炸当量即2万吨左右，它大约有1KG的铀装药发生了裂变，产生了1g的质量亏损！其结果大家都知道了！

星辰大海路上的种花家

质能转化并不是100%完全转化，所以一颗原子不可能100%完全变成能量。故而，不如这样问，物质的静质量亏损为一个原子的质量时，释放的能量有多少？可以驱动一个电瓶车跑多远？

也就是说，即便是最大的原子转变为能量，得到的也不到1J。而这么小的能量，就连电动车的摩擦力都克服不了，更别说驱动电动车移动了。

所以，如果按照题主问的回答，就是即便一个原子的质量完全转化为能量，也不会驱动电动车移动任何距离的！

现在的电动车一般充满电需要0.6度电，即2160000J。如果是这样的话，想要把电动车充满电，需要5*10^12，即5万亿个气奥原子全部转化成能量才行。

科学探秘频道

这个问题我之前计算过，一个原子100%释放的能量很低，根本不足以让汽车克服摩擦力。

我们先以最简单的氢原子威力。

题目中说一个原子彻底转化成能量，那就要求氢原子必须和反氢原子湮灭，因为仅仅靠氢原子的质量亏损并不能达到100%的质量与能量转化。

正反物质的湮灭很好计算，直接按照爱因斯坦得质能方程式计算就行。

氢原子的质量为1.67×10^-27kg。

湮灭产生的总能量E＝1.67×10^-27kg×9×10^16＝1.5×10^-7J(焦耳)

而这些能量压根就不足以启动汽车。

接下来我们换一个现实的例子

用1毫克的铀裂变释放的能量计算。

1mg铀含有6.022×10^23/(235×1000)＝2.56×10^18个原子

铀裂变一次释放200Mev。

1mg铀全部裂变释放的能量为2.65×10^18×200＝82MJ＝22.78kw•h。也就是22度电。

所以1mg铀元素裂变才能释放22度电。那么一个原子裂变释放的能量相对于人类就微乎其微。

所以在质能方程中光速的平方很大，但是原子质量很小。光速的平方在数量级是10的16次方，而原子的质量在数量级上才是10的负27次方到负26次方千克。两者相乘，其能量在数值上还是10的负7到负6次方的数量级的焦耳能量。

所以不能因为质能方程的存在而夸大一个原子释放的能量。

科学认识论

这个问题有意思：

澄清一下概念吧：

原子，存在于粒子生态体系。

二，能量，是物质运动过程中呈现出来的伴随性现象，也可以说是伴随运动过程产生出来的新物质。

三，时空中的物质运动，来自于时空中物质之间的彼此相互作用，也可以说来自于“力”的作用。

四，能量促进物质运动，其实，并没有一个真正的能量，上面说过了 能量的运动状态过程中的物质，也可以说是物质在运动过程中呈现出来的存在状态，是这种状态促成了另一个物质的运动，这也是能量促成运动的原理，通俗的说就是“因为A一直在动，所以A带动或促成了B的运动。

五，所谓一个原子完全转化成能量，这是指这个原子在运动过程中彻底性的“自身完全消失或与其他原子结合成新的运动状态中的物质了”。

其六，粒子生态体系与时空生态体系是两个属性截然不同的生态体系，一个原子即使全身心的死而后已也促成不了一个时空生态体系的物质“动起来”。

北京得明

这很简单，不考虑怎么完全转换成能量，只要知道一个原子的质量，就能用质能方程兑换出它完全转化成能量的多少了。

现在我们考虑最轻的原子，氢原子的质量——1.674x10^(-27)千克，小吧，这种质量对应的能量，实际上并不大，用质能方程计算一下，其中c为光速，取值为299792458。

这样算出来的能量，只有2×10^（-10）J。

这么点能量能干什么？这么跟你定性的说，成年人每走一步需要耗费0.2J的能量，这点能量大多用在克服地面摩擦力，推动人向前走，这是一个简单的相互作用，要是地面没有摩擦力，你有多大的力也走不动使不上的。

而推动一辆电瓶车，首先克服的也是摩擦力，这个的摩擦力需要的能量也是差不多这个量级，总之比一个氢原子完全转化成能量大了10亿倍到多，这意味着需要10亿的氢原子完全转化成能量才能让你的电动车运动起来，需要继续行驶还得继续增加，才能提供持续的能量克服摩擦力做功让你的电动车继续前进。

换大的原子也如此，毕竟原子的质量都基本在一个量级，而10亿颗氢原子听起来很多，实际上一滴水里含有至少1万亿亿的氢原子，所以如果把一滴水完全转化成能量，别说一辆电瓶车，1000辆电动车也能驱动跑上几个世纪。

關鍵字: 小哥 电瓶车 外卖