03.08 一斤重的電能供全世界用多少年呢?

用戶創維


光,電,磁,恆星,火焰,太空暗物質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,

據黃氏質能方程得知,物質質量m=L/G,既物質能量L除以物質重量G,太陽恆星G=O,故m=L,太陽能量等於太陽質量。

質量不等於重量,學界混用大錯誤。

愛因思坦的質能方程質量與重量混用,且無法說明光速平方的意義,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


可以用“重量”單位來描述電能嗎?

我們都知道,電能其實是能量單位,而“斤”其實是重量單位。在日常生活中,我們一般都是用“度”來描述電,這是老百姓的用法。在物理學中,我們一般用“焦耳J”或者“瓦特W”來描述電能和電功率;用千克來描述質量。而"1斤的電能可供全世界使用多久?”乍一聽起來怪怪的,但到底是不是成立,我們還是需要從理論出發。

其實這個問題的核心是,電能能不能用“斤”來描述。那我們先直接給出答案:

可以

那為什麼可以呢?

質能等價

其實這個問題要從物理學的一位超神級的人物說起,他是20世紀最偉大的物理學家,他就是愛因斯坦。

在愛因斯坦之前,物理學面臨著前所未有的挑戰,這個挑戰來自於

光速

當時的經典物理學有兩大基礎理論,分別是牛頓力學和麥克斯韋理論。但是兩者在光速的問題上是矛盾的。具體來說是這樣,麥克斯韋理論當中導出了光速的表達式,這個表達式是一個固定值,不需要參考系。而牛頓理論認為任何速度都是相對於參考系而言的。所以,在光速這個問題上,兩個經典物理學最重要的基石理論竟然是矛盾的。

關鍵是,後來科學家想盡各種辦法要進行調和,結果都失敗了。也就是在這個時候,愛因斯坦橫空出世,提出了著名的狹義相對論,利用光速不變原理和相對性原理推導出了狹義相對論。狹義相對論其實並不是我們這裡的重點,不過呢,後來愛因斯坦接著狹義相對論之後,又發表了一篇論文,叫做

質能等價。這篇論文當中有一篇後來我們非常熟悉的公式E=mc^2,我們也管這個方程叫做質能方程

而在這篇論文當中,愛因斯坦就統一了質量和能量,他認為質量和能量壓根就是一回事,是一個東西的兩個不同的面,質量當中是有能量的,能量當中是有質量的。或者我們其實可以這麼理解,物質其實就是高度壓縮的能量,而描述物質的其實是用質量來描述,也就是說質量應該和能量是對應關係,或者說等價關係。

我們常常會有個誤區,那就是在核彈爆炸的解釋上,我們常說是爆炸前後,質量轉化為了能量。實際上,這是一種轉化觀念,但並不對。原因是反應前後質量沒有損失,只是這部分質量是以能量的形式釋放出來的。

如果我們把一顆原子彈放在一個理想的封閉器皿當中,這個器皿放在一個理想的秤上,器皿與外界沒有任何的物質和能量的交換,這時候我們引爆原子彈,然後觀測這個秤,這個秤按照愛因斯坦的理論應該是不會動的。所以,反應前後的質量是守恆的,能量也是守恆的,因此質能是守恆的。能量和質量是等價的關係,而不是轉化的關係。

我們日常並不覺得能量有質量,是因為質量太小了,通過質量方程我們就知道,m=E/c^2,c^2=9*10^16,所以,質量m=E/(9*10^16),發現沒有,再大的能量,除以這個光速的平方,都會是很小的數,所以我們很難能感覺到光的質量,但並不是說它沒有質量。

一斤電能對應多少的能量?

同樣的電能,其實也是一種能量,它也是對應著相應的質量,也是用上文的表達式來進行計算的。一斤是0.5千克,帶入計算就可以得到E=0.5*9*10^16=4.5*10^16J。那這是多少度電呢?

我們知道,一度電應該是:3.6*10^6J。所以度數=(4.5*10^16J)÷(3.6*10^6J)=1.25*10^10度,也就是125億度

那這些電能能夠供全世界使用多長時間呢?

通過查數據我們可以知道,2018年的全球人均的用電量是3130.71°。(數據來源於世界銀行,目前還沒有2019年的。)

然後,截止於2018年,世界人口總數達到了75.74億

。(數據來源於世界銀行)

因此,我們就可以通過簡單的乘法:3130.71度×75.94億=23.77萬億度,一天用電就是651億度左右,一小時用電量大概是27.125億度。而上文我們也計算得到一斤電能對應的125億度,因此,我們就可以得到一斤電能大概夠用全球人民使用4.6小時

當然,我們依然可以回過頭來算一下,全球人民一年要用多少斤電能,算下來大概是1781斤左右


薛定諤的科學


樓主表達的意思應該是一斤電子夠全世界用多長時間吧,單個電子質量為9.10956×10^-31千克,一斤電子500克,有約5.4373831×10^16個電子,1電子伏特=1.6×10^(-19)焦耳,所以一斤電子約5.4373831×10^16×1.6×10^(-19)=8.69981296×10^(-3)焦耳,1千瓦時(kW·h)=1度=1000W×3600s=3600000J,所以8.69981296×10^(-3)J÷3600000J=2.41661471×10^(-9)千瓦時,離一度電差太遠太遠了。

不知道這麼算的對不對,勿噴。



幸福宣言


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


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。


科學新視野


呵呵,看到這個題目,不禁想果然鳥大了,什麼林子都有啊,網友果然腦洞夠大,很少人用“斤”這樣的單位來衡量電的,如果問不怎麼懂這方面知識的人,可能還會鬧出笑話。

我們都知道,電是看不見摸不著的,哪有重量呢?一斤電誰知道是多少呢?有問就有答,下面小地就用僅有的高中物理學知識來解答吧。

首先,我們都知道能量是守恆的,愛因斯坦著名的質能方程式E=Mc^2中E為能量,M為質量,C為光速。最熟悉的應該是高考的學子吧,這個方程說明一切質量與能量是彼此具有內在的聯繫,是可以相互轉化的。這樣以來,我們就能算出一斤的電蘊含多少能量,一斤也就是0.5千克,根據公式可得出E的值是4.5*10的16次方焦耳。

其次,我們需要得知道全世界一年的用電量,這個就沒有相關的公式計算了,只能根據全世界的統計來得出一個大概數。當然由於社會的不斷髮展,每年全球的用電量也是在不斷變化的,例如人們不斷倡導節約用電,尋找其他能量代替電能,若干年之後全世界每年所用的電能其實是無法具體計算的,所以為了回答這個問題,我們暫時取近三年的值,然後平均後作為全球一年的用電量。

據瞭解,全世界一年的總耗電量大約在24萬億度左右。

日常生活中我們經常以多少度來作為電的衡量單位,將1度換算成國際計量單位就是1千瓦時;而1焦=1瓦×秒;1千瓦時=1千瓦×1小時=1000瓦×1小時=1000瓦×3600秒=3600000焦,即1度電=1千瓦時=3.6×10^6焦耳。

最後,我們知道了一斤電的能量,也知道了全世界一年的總耗電量,剩下的就是小學生的事情了,分子除以分母就得出來:4.5*10^16除以(24*10^12(萬億度)*3.6×10^6)得到:0.052*10^-2年,這個數字可能不太直觀,我們把這個以年為單位的換算成小時就是:0.052*10^-2乘以(365*24)就是4.6小時。

以上內容,歡迎點評!


地理那些事


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。


分享到:


相關文章: