質量減少に伴うエネルギー増加の関係についての疑問

2010/05/04 23:37

このQ&Aのポイント

質量が減るとエネルギーが増えるのかについて疑問があります。具体的には、質量が変化した際に放出されるエネルギーの性質について知りたいです。
また、この放出されるエネルギーは熱エネルギーと関連しているのでしょうか。さらに、そのエネルギーは周囲の物質を動かす力として作用するのでしょうか。
さらに核融合の爆発についても考えると、外側の物質を激しく動かすことで熱を発生させると言われています。これは質量とエネルギーの関係とどのように結びついているのでしょうか。

aaaiiyuda
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物理学
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tcga
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2010/05/07 09:42 回答No.3

E＝mc2は質量とエネルギーは同じものであることを示す式です。したがって、エネルギーが外に放出されれば、質量は減ります。実際に原子力発電では質量が減っているそうです。また、核融合発電の原理は、原子を融合させたとき、余分な中性子が放出され、融合炉を包むブランケットという装置の原子が放出された中性子に振動させられて、熱が発生します。その熱で水蒸気を発生させ、タービンをまわすというものです。

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ORUKA1951
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2010/05/05 01:11 回答No.2

＞エネルギー＝動き？＞質量　　　＝物質＞光　　　　＝一定の速度の波？　ここが違う。　エネルギーの最終的な姿は熱エネルギーですが、他のすべてのエネルギー(電気エネルギー、運動エネルギー、位置エネルギーなど)は、相互に変換できることはご存じだと思います。エネルギーとは仕事をする能力と思えばよい。動きではまったくありません。　質量とは物体がもつ物理量の一つで、重力を発生し重力によって力を発生する。重さとは重力のある場所でその物体がうける力の大きさ。地表で1kgの重さの物体は月では1/6kgの重さしかありませんが、質量は1kgある。　光とは電磁波と呼ばれる電場(電気力が働く空間)と磁場(磁力が働く空間)が相互に振動している波で、この場合テレビやラジオの電場波も光。　E=mc^2 とは、質量とエネルギーが、実は同じもので相互に変換できることを示している。そしてその関係は、質量に電磁波(光)＝電界と磁界の波の速度を２乗したものを掛け合わせたものに等しい。まるで無関係の様な電磁場と重力場に関係があることを示唆している。そのうえで＞熱エネルギーは、分子の動きだと聞きました。　いいえ、分子が振動や回転や直線運動しているときにそれはエネルギーを持っていますが、熱エネルギー＝分子の動きではありません。全くの真空でも熱エネルギーは持ちえます。　また必ずしも熱の形態を持たなくてよいのは先に説明した通りです。　自分自身がもつエネルギーであって、熱として現れる場合周囲に熱は拡散していきます。＞核融合の爆発は、その外側にある酸素の分子を激しく動かす事で＞熱を発生させるという事なのでしょうか。　唐突に酸素が登場する意味が分からないのですが、核融合においては質量が減少します。その失われた質量が熱に変わるということで、熱を発生させるとは表現しません。(なぜなら質量自体が熱の一形態ですから)。この際の熱の形態は電磁波であったり、運動エネルギーであったりします。　ただ、あなたの場合、これらの議論に進む前にもっと大事な基礎が必要です。すなわち質量とは何か、運動とは何か、熱とは何か、仕事は何か、電場とは、磁場とは、重力とは、そういう言葉一つ一つの正しい概念の理解ができていない段階で、この説明を聞いても、ますます誤解を深めるだけだと思います。

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vivace152
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2010/05/05 00:14 回答No.1

E=MC^2の式は、質量とエネルギーとが互いに変換可能であることを示した式です。このときのエネルギーは、熱エネルギーとか、運動エネルギーなど、エネルギーの種類は指定されません。　　たとえば核分裂＝最近の原子爆弾の場合は、質量が核エネルギーに変換され、さらに　　熱エネルギーおよび光エネルギーになります。＞　　　質量が、５から４に変化したら＞　　　E=５００→E=４００＞　　　この減った、１００が外に放出されるという事ですか？大筋合ってます。ただし、Ｃは光の速度なので、値は10ではなく、3×10^8（＝3億）になります。従って、1gの質量を完全にエネルギーに変換すると9×10^13（＝９０京）ジュールになります。これはどれくらいのエネルギーかと言うと、25mプールいっぱいの水を、約39000杯、蒸発させるほどのエネルギーです。多すぎてピンときません。＞核融合の爆発は、その外側にある酸素の分子を激しく動かす事で＞熱を発生させるという事なのでしょうか。これは実は大筋合ってますが、「激しく」の度合いが桁違いに大きいです。温度を数億度まで上げ、さらに圧力を数万気圧まで上げないと、核融合は発生しません。各国、核融合炉の開発をしてきましたが、上記の条件を維持するのがあまりにも大変でうまくいっていません。なお計算間違ってるかも知れませんのでどなたか補足お願いします。