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一个原子完全转换成能量,能让一辆电动车跑多远?

尽管汽车的普及率已经很高,但大部门伴侣仍是会备一辆电动车,当然这里说的电动车指的是电动自行车,一般的我们大要2-3年改换一次电瓶,这是因为电动车用的是铅酸电池,它的储能机能并不是出格好,但日常代步绝对不是问题!不外真正的电动车也一样,不单时候长了电池衰减,并且还对温度敏感,冬天电池就用不久!

一百多年前爱因斯坦颁发狭义相对论时就给出了一个质能方程的推导,质量和能量完全等价的!电池储存的也是能量,那么将一颗原子彻底转换当作能量,能让一辆电动车跑多远呢?电动车装上核电池是否有可能呢?

原子怎么转换当作能量?它蕴含了几多能量?

将原子转换当作能量,质能方程写得很简单:e=mc?,即可将质量完全转换当作能量,但这个体例连理论上都不当作立,只是一个数学游戏,是以必需从实际的角度出发,来考虑下一颗原子要如何转换当作能量!

一颗原子不可,那么要几颗?

轻原子的话至少要两颗,正反粒子的话也要两颗,若是是重原子的话,至少要一个重原子和一颗热中子!轻原子可以经由过程聚变,让两颗原子连系当作一颗新的原子,在这个过程中会发生质量吃亏,而能量就来自于这一点点转变的质量(吃亏的质量可以用质能公式可以计较出能量)!

第二种体例利用正反粒子,好比质子与反质子,那么在相遇的一刹时就会湮灭,两颗质子的质量将完全改变当作能量,一点质量都不会剩下,这种效率是极高的!

第三种则是重原子裂变,好比铀-235的原子,它需要被热中子撞击后才能发生裂变,但一个原子的尺寸极小,所以要瞄得很准才可以,但一般环境下都是一大块铀被热中子撞击,才能包管中子不从原子中的庞大空间中溜走,所以包管中子不跑出去的大块铀质量,就是临界质量。

选择什么原子比力合适?

若是是聚变的话,那么氘原子和氚原子比力合适,尽管铁之前的元素都能聚变,但对于人类而言,仍是氢原子稍稍简单点,但氢有三种同位素,氕原子聚变其实太坚苦了,即使在太阳内部,也只有十亿分之一的概率,让氕原子聚变称氘原子,然后氘原子再和氕原子聚变,已完当作质子链反映的第二步。

但对于人类来说,氕氘聚变仍是太难了,必需要氘氚聚变简单点,但氚天然界中痕量,只能中子轰击锂-6来现场出产,氢弹就是这么干的!

质子链反映

若是是正反粒子湮灭的话,估量质子和反质子还能凑合一下,2007年6月美国费米尝试室用了快要一个月时候出产了10^14个反质子,大约需要6×10^23个反质子才一克,大要就0.12纳克,其实太可怜了!不外总算是有可以计较现实根本了!而反质子因为带负电荷,所以仍是可以被磁场约束的,好比彭宁离子阱,是以也就有了节制的根本!

裂变的话上文已经说过了,但三者中能完全将质量转换当作能量的只有正反物质湮灭,因为聚变大约只有0.7%的质量转换当作能量,而裂变则更少,只有0.0946%摆布,那么两个正反质子湮灭能发生几多能量呢?

一个质子的质量为:1.672621637e-27千克

质能转换公式为:e=mc?,所以计较后

3.0e-10J,若是是一个的话那就是1.5e-10J

电动车的电机起码也是300瓦起(电动汽车的功率就几十千瓦了,不外一般跑起来的功率十千瓦也足够),满功率状况下它一秒钟就要耗损300焦耳(电动汽车则要几千焦耳到上万焦耳了),半斤八两于1,995,639,715,714.6个质子完全转换的能量,大约就是:2万亿个,

有没有把您给吓到了?

不外一克氢就有597,863,843,130,471,234,003,294,195个质子

也就是五十九亿亿亿个质子,怎么样,良多吧!

但一个质子(氕原子质量大致就一个质子)的能量底子不足以鞭策电动车,甚至连钥匙打开闪一下液晶屏都不可。

核电池那么优异,为什么还不装到电动车上?

前文说了那么多,其实就是废话,无论是聚变仍是湮灭,又或者是裂变都不实际,此刻独一能小型化投入适用的电池是核电池!这种操纵放射性衰变释放能量的电池,寿命那是一个字:久,并且久到您思疑人生!

观光者的核电池

好比观光者系列带出去的核电池,飞翔43年,还能支撑好几个设备工作呢,尽管一号此刻已经无法回音了,但不带任何信息的噪音仍是能一点点的,在根基掉效之前,大约工作了三十几年!请问谁家的电池有那么牛逼啊!

一般核电池有如下几种:

1、直接充电式核电池:操纵放射源发射的带电粒子来发生电势差,好比α粒子或者电子等

2、气体电离式核电池和辐射伏特效应能量转换核电池:操纵其发射的粒子束对介质的电离感化来发生电势

3、荧光体光电式核电池:操纵其发射射线诱发荧光物质发光后经由过程光电转换当作电能

4、热致光电式核电池、温差式核电池和热机转换电池:操纵放射源发生的热能来实现能量转换。

微型大都是直接充电式核电池,电压高,电流低,而温差式则是电压大电流电池,体积比力大,但供给的电流也比力大,只是当作本不是一般的高,毫不是电动车所能用得起的!不外《火星救援》中马特达蒙拿来放在火星车里取暖!

好比美一叫做NDB的公司,据说还正在研制能工作几百年甚至几万年的纳米金刚石电池(操纵碳-14的衰变能),并且据说还能白菜价,当然我们不接管那大忽悠,但核电池耐用还真是事实,就是当作本有点高,好比氧化钚电池,那个钚贵的有点离谱,据说是万万美元一千克级别,这谁用得起呢?

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