物体的能量改变质量一定改变
(2022-11-24 21:29:23)
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分类: 物理理论 |
我在《论证任何物体的能量都等于质量和自身速度平方的乘积》一文中论述,任何物体的能量都等于:E=mv^2,其中m是物体的质量、v是物体运动的速度。爱因斯坦质能方程论述的能量是能量的特例,是光速运动物体的能量的表示方法——mc^2,即是能量表达式中的v=c的情况,c是光速,是速度的极限。
根据爱因斯坦质能方程,E= mc^2,我们知道,物体的质量改变(损失),能量一定改变,变化(损失)的质量的能量是mc^2,已经达成了共识,被公认是正确的。其实,损失的质量转化的能量加速剩余质量的能量,根据能量守恒定律,两者的能量应该是相等的。质量的变化能量一定会变化。那么物体的能量改变,质量一定会改变吗?我的回答是肯定的,即物体的能量改变,质量一定改变。论述、分析如下:
根据我论证的任何物体的能量都是:E=mv^2。假设E的变化是ΔE,如果v没有变化,物体的性质(温度、形变等)都没有改变,那么只能是质量变化,质量的变化一定遵循爱因斯坦质能方程,即质量的变化量是:Δm=ΔE/c^2,其中Δm是质量的变化量、c是光速。通常情况下,能量的变化引起质量的变化很微小,让我们误认为质量没有改变,可以说,质量的改变不会影响我们的计算结果(即我们研究问题的精度之内),不会影响我们认为质量不变的情况下,研究、总结的定律、规律。下面推理、举例说明:
二、速度的变化引起质量、能量变化的规律
我在《论证任何物体的能量都等于质量和自身速度平方的乘积》一文中论述,宇宙存在在动态恒等式:宇宙一定存在动态恒等式:mv^2=m1c^2,其中m是宇宙现在的质量、v是宇宙现在的速度,m1是宇宙损失的质量、c是光速。这一规律也适用于其它的物体,也就是说,独立的物体也遵循:mv^2=m1c^2——(1),这一规律。此时m是物体现在的质量、v是物体现在的速度,m1是物体损失的质量——物体质量的变化量、c是光速。利用合分比定律变式(1)可得:m1/(m1+m)=v^2/(v^2+c^2),m1= (m1+m)v^2/(v^2+c^2)。物体由于速度的变化,质量变化的比例为:m1/(m1+m)= v^2/(v^2+c^2),我们可以得出结论:当物体的速度变化远小于光速时,物体的质量变化很小,计算精度要求不是特别高的情况下,可以认为质量是不变的,通常情况下,不影响我们研究认为物体质量不变,总结的物体的变化规律。这个结论也适用于人为干预下的物体由于速度的变化,引起质量变化的情况。通常情况下,我们能使物体速度的变化,也远远小于光速,所以通常情况下,物体由于速度的变化引起质量的变化可以忽略不计。速度的变化引起质量的变化的本质是:由于速度的变化,影响到物质内部基本粒子的绕转速度变化导致的质量变化。
总之,通常情况下,能量的变化引起质量的变化是很小的,研究物理规律时,可以认为不变。基于上面的推理结论,继续论证如下:
二、存在认为干预的情形
举例一:假设mkg的水,温度从摄氏零度被加热到摄氏100度,假设mkg水的除质量外,其它性质均未变化,水的比热容c=4.2×10^3J/kg,我们按照现有理论计算mkg的水能量的变化为:ΔE=cmΔt=4.2×10^5mJ,Δm=ΔE/c^2=4.2×10^5m/c^2。我们再计算一下,增加了原来的百分之几,Δm/m=4.2×10^5m/c^2/m=4.17×10^-12=4.17×10^-10%,几乎是不变的,也就是说,1kg水,温度升高100,质量增加了4.17×10^-12kg,几乎是检测不到质量的变化。下面的两个例子,为例计算方便,也不影响理论规律的讨论,我取质量是1kg的物体研究。
举例二:1kg的弹簧,假设它的劲度系数是:k=100N/m,弹簧长度的变化量为:Δx=1m,弹簧的其它性质均未改变,1kg的弹簧能量增加了:ΔE=kΔx^2/2=50J。Δm=ΔE/c^2=50/(3×10^8)^2=5.6×10^-16kg, 1kg的弹簧能量变化了:50J,质量变化了5.6×10^-16kg,几乎是不变的,即增加了原来质量的5.6×10^-14%,增加量很小,几乎不影响我们认为质量不变,对物理规律的研究、计算。
举例三:假设质量为1kg的物体,人为让它速度增加了100m/s,假设1kg的物体的其它性质均未改变,那么1kg的物体能量的变化为:ΔE=mΔv^2=10^4J,Δm=ΔE/c^2=1.1×10^-13kg,即物体的速度人为让它增加了100m/s,质量增加了原来的1.1×10^-11%。我们可以看出速度变化较大,而质量因为速度的改变很小,所以我们在讨论低速运动的物体,可以认为质量不会因为速度的改变而改变。
特例:当我们把一质量为m物体从静止加速到光速c时,物体质量的变化量为:Δm=ΔE/c^2=mc^2/ c^2=m,也就是说,即使物体的速度变化量是光速,质量只能增加原来质量的一倍,即静止质量为m的物体,加速到光速运动,质量变为2m,而不是爱因斯坦所说的光速运动的物体质量无穷大。
结论:物体的能量改变质量一定改变。通常情况下,物体的能量改变,引起的质量改变很小,在研究物体运动规律时,可以认为质量不变。是可以认为质量不变,并不是质量没有变化。其实,物体的质量在时刻改变,只是变化的比例很小罢了。
特别指出:对于宇宙质量特别大、运动速度也很大、存在时间很长,能量的变化,引起质量的变化也是很明显的。