¿Durante cuántos años una libra de electricidad abastece al mundo?
Esta pregunta parece un poco disparatada, porque según el sentido común, la electricidad no se puede medir en libras. Pero la ciencia más esotérica a menudo no se puede medir por el sentido común de la vida de las personas. Por ejemplo, la ecuación masa-energía es uno de los grandes descubrimientos de Einstein, el científico más popular de la actualidad. Este impactante descubrimiento hizo que la electricidad se pueda pesar con una balanza.
¿Este internauta quiere plantear esta pregunta desde esta dirección? No lo sé, pero solo puedo responder desde esta dirección.
La ecuación masa-energía es la ciencia que revela la relación entre masa y energía.
En la vida de las personas, incluso en la física clásica, la masa y la energía son dos conceptos completamente diferentes, y no existe una relación equivalente entre ellos, es decir, no existe una relación de precios fija. Por supuesto, la gente sabe en la vida que 2 kg de leña hierven más agua que 1 kg de leña, y parece haber una relación proporcional, pero ¿qué pasa con la relación de 1 kg de leña por 1 kg de repollo? ¿Su energía será la misma? Los físicos y los comedores de melones del pasado seguramente dirán, ¿cómo puede ser esto igual?
La teoría especial de la relatividad de Einstein concluyó que 1 kg de leña y 1 kg de repollo contienen la misma energía. Einstein creía que existe una relación de equivalencia correspondiente entre masa y energía. Cualquier objeto con la misma masa tiene la misma energía, y la masa contenida en la misma energía también es cierta. La relación de intercambio equivalente entre masa y energía se puede expresar mediante una fórmula, que es la famosa ecuación masa-energía: E=MC^2.
Aquí E representa la energía en J (joule); M representa la masa en kg (kilogramo); C representa la velocidad de la luz, con un valor de aproximadamente 300000000 m/s (metro/segundo). De esta ecuación masa-energía podemos concluir que la energía total de un objeto es igual al producto de su masa por el cuadrado de la velocidad de la luz.
Esta ecuación resuelve el misterio del origen de la materia en nuestro universo, para que podamos entender más y más: al comienzo del big bang, solo hay energía en el universo, y estas fuentes de energía se generan gradualmente como la temperatura, la densidad y la presión del universo caen Átomos y moléculas que en última instancia forman todo lo que vemos, incluidos los miles de millones de criaturas en la Tierra y nosotros mismos. Sin esta transformación, no existiría el mundo como es hoy, ni nosotros los humanos.
Según esta teoría, podemos pesar cuánta electricidad hay en 1 kilogramo.
Todos sabemos que 1 jin son 500 g, pero ¿cómo entender 1 jin de electricidad, es decir, 500 g de electricidad? Ahora lo medimos según el método científico y lo medimos según la ecuación masa-energía. Entendemos 1 catty de electricidad como la cantidad de energía convertida en 1 catty de materia, convertida en energía eléctrica. 1 catty de cosas en la tierra es aproximadamente igual a 500 g de masa.De acuerdo con la ecuación masa-energía, la energía contenida en 500 g de masa es:
E=0,5x(300000000)^2=4,5×10^16J
Es decir, si una sustancia con una masa de 500 g se convierte completamente en energía, se pueden producir 450 mil millones de julios de energía. La electricidad se mide en w (vatios), 1w=1J/s (julios/segundo), 1 kilovatio-hora de electricidad es 1kwh (kilovatio-hora), es decir, 3.600.000J/s es 1 kilovatio-hora de electricidad, y 500 g de energía equivalen a 12.500 millones de kilovatios-hora de electricidad.
La generación de energía total en el mundo en 2019 es 27004.7Twh, 1Twh=1×10^9 kwh, y la energía convertida por 500g de masa es equivalente a 1.25×10^10kwh, por lo que podemos concluir que 500g de masa contienen energía equivalente a la energía eléctrica, que solo es suficiente para todo el mundo con 12,5 días.
Aunque es muy poderoso convertir toda la masa en energía, todavía es demasiado exagerado usar el mundo entero durante muchos años de energía eléctrica, que es equivalente a la energía de un kilogramo de materia. Piénselo, si es posible convertir toda la masa material en energía, de acuerdo con el consumo mundial de electricidad en 2019, solo necesitará una masa de menos de 30 kg, ¿lo cual no es lo suficientemente impactante?
La capacidad de conversión de masa-energía que tiene el ser humano ahora es todavía muy débil.
Sin embargo, hasta ahora, la capacidad de los seres humanos para convertir masa en energía no es grande. La tasa de conversión de carbón y energía química es muy pequeña, solo 1 en 10 mil millones a 1 mil millones; la fisión nuclear solo puede alcanzar el 0.13%, es decir , 1 kg de masa solo puede obtener 1,3 g de energía de masa. La fusión nuclear es más de 5 veces mayor que esta tasa de conversión, y la tasa de conversión de masa-energía alcanza el 0,7%, pero en la actualidad, los humanos no pueden controlarla y solo pueden usarse en bombas de hidrógeno. Para poder disfrutar realmente de la tasa de conversión de masa-energía que produce la fusión nuclear, el ser humano también necesita lograr una fusión nuclear controlable, es decir, una energía de fusión nuclear que libere energía lentamente. Aún quedan muchas dificultades por superar en esta investigación.
La conversión perfecta de masa-energía que se puede lograr en teoría, es decir, la forma en que el 100% de la materia se puede convertir en energía, es solo la aniquilación de la materia positiva y negativa. Pero para nosotros los humanos, la antimateria es extremadamente rara. Los científicos han gastado energía y recursos humanos y económicos incalculables. Después de décadas de conseguirla, la antimateria obtenida no es suficiente para hervir un vaso de agua. Por lo tanto, es completamente una ilusión lograr la transformación de masa en energía aniquilando la antimateria y la materia positiva.
Incluso si la fusión nuclear controlable realiza una operación comercial, la capacidad humana de conversión de masa-energía solo puede alcanzar el 0,7%, y todavía hay un 99,3% del espacio de conversión de energía en medio de la conversión de masa-energía, lo que requiere que los seres humanos continúen explorando. . Einstein ha encontrado la llave de oro para abrirnos la puerta de la energía material, pero en este tesoro de energía, todas las cajas fuertes están cerradas, los seres humanos han abierto el gabinete de fisión y fusión nuclear, y hay miles de gabinetes La llave a buscar, ¿cuál puedes encontrar?
