时间,空间和其他事情Page 14/18

如果有一个方程式自成一体,它就是Ein stein的e = mc 2.现在每个人都可以从最高到最低点嘎嘎作响;从科学小说读者的稀缺知识高度,到核物理学家,大学生,报纸记者,家庭主妇,公共汽车学家,一直到国会议员。

当然,喋喋不休不同于理解它;不仅仅是一个快速的paternoster(从中可以看出,“淅沥沥”这个词在某种程度上是衍生出来的)必然是深刻宗教奉献的证据。

所以让我们来看看这个等式。每个字母是表示它所代表的概念的单词的首字母。因此,e是“能量”的首字母。和m为“质量”。

如f或者c,这是真空中的光速,如果你问为什么c,答案是它是celeri tas的首字母,拉丁字的意思是“速度”。

这不是全部但是。对于任何具有物理意义的方程式,必须要了解所使用的单位。例如,谈论2.3的质量是毫无意义的。有必要说2.3克或2.3磅或2.3吨; 2.3理论上,人们可以选择最方便的单位,但作为惯例,物理学中使用的一个系统是以“克”开头。对于质量,“厘米”对于距离和“秒”,时间;并尽可能地建立其他单位,以适当组合这三个基本原则因此,爱因斯坦方程中的m用克表示,缩写为gm。 c表示速度 - 即在特定时间内行进的距离。使用基本单位,这意味着在一定秒数内行进的厘米数。因此,c的单位是厘米每秒,或厘米/秒。

(请注意,单词“per”由分数线表示。原因是为了获得以最低项表示的速度,是,在一秒内行进的厘米数,你必须将行进的厘米数除以行进的秒数。如果你在8秒内行进24厘米,你的速度是24厘米 - 8秒,或3厘米/ sec。)

但是,为了回到我们的主题,c出现了等式中的平方。如果将c乘以c,则得到C2。然而,它不足以将c的数值乘以它自身。您还必须将c的单位乘以其自身。

这方面的一个常见例子是与区域的测量有关。如果你有一块60英尺乘60英尺的土地,那么该区域不是60 x 60或3600英尺。它是60英尺x 60英尺,或3600平方英尺。
同样,在处理C2时,你必须乘以厘米/秒乘以厘米/秒,并以单位CM2 / seC2结束(可以读作厘米平方每秒平方)。

下一个问题是:用于e的单位是什么?

爱因斯坦方程本身将告诉我们,如果我们记得在对待任何其他代数符号时处理单位。由于e = mc 2,这意味着e c的单位通过以C2为单位的m单位来获得。由于m的单位是gm而c2的单位是CM2 / seC2,因此e的单位是gm×CM2 / seC2。在代数中,我们将x b表示为ab;因此,我们可以用e的单位运行乘法符号,并使其简单地为gm CM2 / SCC2(读取“每秒平方克平方厘米”)。

实际上,这很好,因为长在爱因斯坦计算出他的方程之前,我们已经确定克数厘米秒的能量单位必须是gm CM2 / seC2。我会解释为什么会这样。

正如我所说,速度单位是厘米/秒,但当物体改变速度时会发生什么?假设在给定的瞬间,一个物体以1厘米/秒的速度行进,而一秒钟后它正在行进t 2 cm / sec;另一秒后,它以3厘米/秒的速度行进。换句话说,它是“ac celeratin”。 (也来自拉丁语celeritas)。

在我刚刚引用的案例中,加速度为每秒1厘米,因为每隔一秒钟它就会更快地达到每秒厘米。你可能会说加速度是我每秒的emlsec。因为我们正在使用“per”这个词。由分数标记表示,这可以表示为1厘米/秒/秒。
如前所述,我们可以通过用于代数符号的相同操作来处理单位。像alblb这样的表达式相当于alb b,而alb b又相当于alb x Ilb,而alb x Ilb又相当于alb2。通过相同的推理,I cm / sec / sec相当于1 cm / seC2和因此,CM / SCC2是加速度的单位。

A“力”。在牛顿物理学中,它被定义为一些会带来加速的东西。通过牛顿的第一运动定律,任何运动中的物体,其自身,将以恒定的速度永远地以恒定的方向行进。

特定方向的速度被称为“t'velocity”,“因此,我们可以更简单地说,一个物体,一个物体,将永远以恒定的速度行进。

这个速度很可能为零,因此牛顿的第一个法律也说一个物体静止,离开它自己,将永远保持静止。

然而,一旦施加了可能是重力,电磁,机械或任何东西的力,速度就会改变。 Ť他的意思是它的行进速度或行进方向或两者都改变​​了。

施加在物体上的力的大小是由所引起的加速度的量,也是由物体的质量来衡量的,因为施加的力对于一个巨大的物体产生的加速度小于施加在轻物体上的相同力。 (如果你想亲自检查一下,可以用尽全力的方式踢一个沙滩球,并在很短的时间内看到它从休息到加速的速度。接下来用你所有的力量踢一个炮弹并观察 - 同时跳进去痛苦 - 你给它带来了多么不起眼的加速。)

首先要保证自己能够提供九百个金币。这听起来令人印象深刻。九百五十,哇!但是,如果你谨慎,你可能会停下来思考:

一个erg是一个不熟悉的单位。无论如何它有多大?

毕竟,在Al Capp的下斯洛博维亚,十亿流浪汉的总和听起来很多 - 直到你发现汇率是100亿美元兑换美元。

所以erg有多大?

嗯,它并不大。事实上,它是一个相当小的单位。它被物理学家强迫通过克岑91时间 - 秒系统的单位,但它最终只是一个很小的单位,几乎没有用。例如,考虑在重力作用下提升1英尺磅重的任务。

这并不困难,耗费的能量也不多。你可以在没有完全失去能力的情况下抬起一英尺一英尺。专业的荣人可以做一千英镑。

然而,一英尺提升一磅的能量相当于13,558,200尔格。显然,如果任何微不足道的工作涉及数以千万计的erg,我们需要其他更大的单位来保持较低的数值。

例如,有一个称为焦耳的能量单位,相当于10,000,000尔格。

这个单位来自英国物理学家詹姆斯普雷斯科特焦耳的名字,他继承了财富和酿酒,但他的时间都在研究上。从1840年到18月9日进行了一系列细致的实验,最终证明了热量与工作的定量相互转换,并使物理学了解了能量守恒定律。然而,这是erman sci entist Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz在1847年提交的一篇论文中首次将法律置于实际的话语中,因此他得到了正式的信用 - ,discov ery。

(单词“joule,”尽管如此,Joule本人可能已经将他的名字称为“jool”。但无论如何,我听说过精确的人在压力下发出了“zhool”这个词。这是一个法语单词,它不是。这些人发音为“centigrade”和“centri fuge”,强烈的鼻音作为“sontigrade”和“son trifugp ,,”这些也是法语单词的印象。实际上,它们来自拉丁语,没有伪法语发音需要。发音为“厘米”有一些理由。作为“声像计”,因为这是一个法语单词,但在这种情况下,应该坚持使用英语或者一直使用法语并将其发音为“sontimettre”。第三个音节带有轻微的重音。)

无论如何,请注意焦耳在日常事务中的用处。将磅质量提升到一英尺的距离以抵抗重力需要能量达到大约1.36焦耳的量 - 一个漂亮,方便的数字。

同时,正在研究热量的物理学家已经发泄了一个方便他们的单位。目的。

这是“卡路里”。 (来自拉丁文单词color的意思是“加热”)。它可以缩写为cal。卡路里是h的量需要将1克水的温度从14.5摄氏度提高到15.5摄氏度。(不同温度下,摄入一克水所需的热量略有不同,这就是为什么必须仔细指定14.5至15.5业务。)

一旦证明所有其他形式的能源和所有形式的工作都可以定量转换为热量,可以看出任何适合热量的单位都适合任何其他类型通过实际测量,发现(通过焦耳)4.185焦耳的能量或工作可以转换成预热量的热量。因此,我们可以说我的卡等于4.185焦耳等于41,850,000尔格。

如上所述,卡路里适用于物理治疗。对于化学家来说,它有点小。化学反应通常会释放或吸收大量的热量,根据化学计算的惯例,数量过大。例如,我用碳水化合物燃烧成二氧化碳和水(在炉子中或人体,无所谓)释放出大约4000卡路里。燃烧时,一克脂肪会释放大约9000卡路里的热量。然后,一个人,做我做的工作,每天会消耗大约2,500,000卡路里。

如果使用更大的单位,数字会更方便,为此目的,更多的卡路里被用于通风,一个代表将温度从14.50摄氏度提高到1000摄氏度的1000克(1千克)所需的热量15.5'C。我认为,这个较大的卡路里比较小的卡路里高出一千倍。但是,因为这两个单位都称为卡路里,没有结束混乱。

有时两者被区分为“小卡路里”。和“大卡路里”;或“克热量”或“克热量”。和“千克 - 卡路里”;甚至是“卡路里”或“卡路里”。和“卡路里”。 (最后一个选择是一个特别愚蠢的选择,因为'在演讲中,科学家必须偶尔说话 - 没有办法单独通过发音来区分C和AC。)

我对处理此事的最合理方式的想法是这个:在公制系统中,一公斤等于1000克;一公里等于1000米,依此类推。我们叫大ca.lorie a kilocalorie(缩写为kcal)并将其设定为等于1000卡路里。

总而言之,我们可以说1千卡等于1000卡或4185焦耳或41,850,000,000尔格。

另一种类型的能量单位出现在迂回的方式,通过“权力”的概念。权力是工作的速度。一台机器可能会在一分钟或一小时内因重力而抬起一吨质量。在每种情况下,过程中消耗的能量是相同的,但是在一分钟内比一小时内需要更强大的升力来提升那吨。

一英尺重一磅的重量需要一英尺重一磅(缩写为I ft-lb)的能量。在一秒内扩展能量是每秒输送1英尺磅(1英尺 - 磅/秒),而ft-lb /秒是允许的单位为power。

詹姆斯瓦特(James Watt,1736-1819)是第一个认真测量力量准确性的人。他将他设计的蒸汽机的功率与马的功率进行了比较,从而测量了他的机器以马力(或马力)输送能量的速度。在这样做的时候,他首先以ft-lb / sec的速度测量了一匹马的力量,并决定我的hp等于550 ft-lb / sec,转换数字现在是标准的和官方的。

使用英尺 - 磅每秒和马力是完全合法的,事实上,汽车和飞机发动机的功率额定功率为马力。然而,这些装置的问题在于它们与克厘米秒系统不易搭配。一英尺是1.355282焦耳,马力是10.688千卡分钟。这些都是不方便处理的数字。

理想的厘米秒的功率单位是每个[电子邮件保护]的erg(erg / sec)。然而,由于erg是如此小的单位,因此每秒处理焦耳(焦耳/秒)更方便。因为我的焦耳等于10,000,000 erg,1焦耳/秒等于10,000,000 erg / sec,或10,000,000 gM CM2 / sec3。

现在我们需要一个单音节来表示单位焦耳/看,以及比单音节更好的单音节首先试图测量功率的绅士的单音节名称。

因此1焦耳/秒被设定为等于1瓦特。瓦特可以被定义为表示每秒钟焦耳能量的传递。

现在如果功率乘以时间,你就恢复了能量。例如,如果1瓦特乘以1秒,你就是h我瓦特秒。由于1瓦特等于1焦耳/秒,1瓦特秒等于I焦耳/秒x看,或者我的焦耳/秒。在普通的代数操作中,你可以看到这些单位可以受到影响,而你最终会得到我瓦特秒等于1焦耳的陈述,因此,它是一个能量单位。

这种能量的较大单位是千瓦时,小时(或千瓦时)。千瓦等于1000瓦特,一小时 - 等于3600秒。因此,kw-hr等于1000 x 3600瓦特秒,或3,600,000焦耳,或36,000,000,000 OGO ergs。

此外,由于一千卡(kcal)有4185焦耳,1千瓦时相当于860千卡或860,000卡路里。

一个生活在2500千卡/天的人正在消毒(最终以热的形式)约104千卡/小时,等于0.120千瓦时/小时或120瓦。接下来,在8月的一个炎热的夜晚,你将参加一个拥挤的鸡尾酒会(或拥挤的次级列车或拥挤的剧院观众),想想每个额外的人都会走进来。

每个入口都相当于开启另一个人用二十瓦电灯泡。它会让你感觉更热,并帮助你欣赏理解科学所带来的新亮点。

但回到这个主题。现在,你看,我们有各种各样的单位,我们可以转化能量,这是由I克质量的完全转换产生的。

那克质量将释放:

900,000,000,000,000,000,000 ergs,或90,000,000,000,000焦耳,或21,500,000,000,000卡路里,或21,500,000 000千卡热量,'600千瓦时。这让我们得出的结论是,虽然erg确实是一个很小的单位,但它们中仍然有九百多个令人印象深刻。将仅仅1克的质量转换成能量,并以完美的效率使用它,你可以保持一千瓦的电灯泡运行25,000,000小时,相当于2850年,或从荷马时代到现在的时间。

解决燃料问题的方法如何?

我们也可以采用相反的方式解决问题。我们可能会问:我们需要多少质量来产生1千瓦时的能量?

好吧,如果我克的质量产生25,000,000千瓦时的能量,那么产生1千瓦时的能量就会产生1 / 25,000,000克。

你可以看到这种计算方式确实会带我们进入小规模的单位。假设我们选择小于克的单位,比如微克。这相当于百万分之一克,即10-11克。然后我们可以说,通过0.04微克质量的转换产生千瓦时的能量。

如果我们对小于千瓦时的能量单位感兴趣,即使是微克也是一个不方便的大质量单位。 。因此,我们可以谈到微观图(或者,现在称为皮克图)。这是百万分之一克(10-12克)或万亿分之一克。使用它作为一个单位,我们可以说:

1千瓦时相当于40,000皮​​克

I kilocalorie fl,46.5

1卡路里0.0465

1焦耳0.0195

我erg 0.00000000195 [

给你一些想法这意味着,典型人体细胞的质量约为1000皮克。如果在严峻的紧急情况下,身体具有将质量转化为能量的能力,那么125个选定细胞(其身体,50,000,000,000,000个细胞左右,能够负担得起)的内容的转换将会供应男孩; 2500千卡并保持一整天。

转换后产生1欧姆能量的质量(毕竟,erg是克数厘米时的正确能量单位)系统)即使在皮克方面也是一个不方便的小部分。

我们需要更小的单位,所以假设我们转向皮克(10-24克),这是一克的万亿分之一,或者克的一个单位。使用微微皮克,我们f它需要转换1950微微克质量来产生能量。

其意义何在?那么,单个氢原子的质量约为1.66微米。铀-235原子的质量约为400皮米。因此,通过1200个氢原子或5个铀-235原子的总转换产生能量。

在普通的裂变中,只有1/1000的质量转化为能量,因此它需要5000个裂变铀原子。产生我的能量。在氢聚变中,质量的1/100转化为能量,因此需要120,000个熔化氢原子才能产生1尔焦的能量。

然后,我们可以让e mc,2休息为nonce。

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