要理解質能方程,首先要搞清質量虧損的含義,質量虧損的定義是:組成原子核的核子的質量與原子核的質量之差叫做核的質量虧損。
對于質能方程的理解,還需要了解質量和能量之間到底存在何種關系,可能有人把質能方程理解為質量與能量轉化的關系式,即質量每減少(或增加)△m,就轉化為能量E,即增加(或減少)△mc2的能量。愛因斯坦的質能方程并不表示質量和能量之間的轉變關系。對質量虧損,切忌不能誤解為這部分質量轉變成了能量。
質能方程的本質是:
第一:質量或能量是物質的屬性之一。
質量和能量都是物質的重要屬性,質量可以通過物體的慣性和萬有引力現象而顯現出來,能量則通過物質系統狀態變化時對外作功、傳遞熱量等形式而顯現出來。質能關系式揭示了質量和能量是不可分割的,這個公式建立了這兩個屬性在量值上的關系,它表示具有一定質量的物體客體也必具有和這質量相當的能量。自從質能關系發現以后,有些物理學家錯誤地解釋了這個公式的本質。他們把物質和質量混為一談,把能量和物質分開,從而認為質量會轉變為能量,也就表示物質會變成能量。結果是物質消滅了,留下來的只是轉化著的能量。其實,這些論點是完全站不住腳的。所以決不能把物質和它們的某一屬性(質量和能量)等同起來;
第二:質能方程揭示了質量和能量不可分割性。
方程建立了這兩個屬性在數值上的關系,這兩個量分別遵守質量守恒和能量守恒。事實上,在一切過程中,這兩個量是分別守恒的,能量轉化和守恒定律是一條普遍規律,質量守恒定律也是一條普遍規律,并沒有發生什么能量向質量轉變或質量向能量轉變的情況。核反應中的質量虧損,并不是這部分質量消失或質量轉變成能量。事實上物體的質量應包括靜止質量和運動質量,質量虧損是靜止的質量的減少,減少的靜止質量轉化為和輻射能量相聯系的運動質量(另外,質量虧損也不是核子個數的減少,核反應中核子個數是不變的);根據愛因斯坦的相對論,輻射出的能量以光子的形式釋放,光子的靜質量雖然為零,但它有動質量,而且這個動質量剛好等于質量的虧損,所以質量守衡和能量守衡仍成立。
例1、為紀念愛因斯坦對物理學的巨大貢獻,聯合國將2005年定為國際物理年。對于愛因斯坦提出的質能方程E=mc2 ,下列說法中不正確的是( )
A.E=mc2表明物體具有的能量與質量成正比
B.根據△ E=mc2可以計算核反應中釋放的核能
C.一個中子和一個質子結合成氘核時,釋放出核能,表明此過程中出現了質量虧損
D.E=mc2中的E是發生核反應中釋放的核能
解析:E=mc2中E為質量為m的物質所對應具有的能量,不是核反應中釋放的能量,所以選項D是錯誤的,應選D。
例2、關于質能方程的說法,下列正確的是( )
A.質量和能量可以相互轉化
B.物體的核能可以用mc2來表示
C.當物體向外釋放能量時,其質量必定減少,且放出的能量等于減少的質量與光速的平方的乘積
D.一定量的質量一定會與一定量的能量相對應
E.物體獲得一定的能量,它的質量也一定增加
F.E=mc2是物體各種形式能的總和
解析:質能方程中的E=mc2,是指物體具有的各種形式的能的總和。所以正確答案是C,D,E,F。