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怎样不秃顶|1个原子转化为能量功率有多大，能推动电瓶车跑多远？


怎样不秃顶|1个原子转化为能量功率有多大，能推动电瓶车跑多远？
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本文参加*** #科学了不起# 系列征文赛 。
这是网友邀答 ， 原题为：一个原子完全转换成能量能让一辆电瓶车跑多远？
怎样不秃顶|1个原子转化为能量功率有多大，能推动电瓶车跑多远？
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先说结论：能跑0m 。
假如这个电瓶车是分子级别的 ， 我就不这么说了 。 但这个题目好像并没有特别说明电瓶车有多大 ， 因此可以基本上以为就是人们常用的代步电动自行车了 。 一辆电动自行车的质量一般在几十千克 ， 而一个原子质量是极其渺小的 ， 最小的原子为氢原子 ， 质量只有1.674x10^-27kg ， 也就是1674亿亿亿分之一千克 ， 氧原子的质量为2.657x10^-26kg ， 碳-12原子的质量为1.993x10^-26kg ， 都在亿亿亿分之一千克以下 。
而一个有多大呢？直径只有10^-10m ， 就是百亿分之一米 ， 0.1nm（纳米） 。 一根头发丝的直径在60~100μm（微米）之间 ， 1mm（毫米）=1000μm ， 1μm=1000nm ， 一根头发的断面上就可以并排排列数千亿个原子 ， 你觉得一个原子转化为能量能够推动这根头发吗？这根头发与电动车又有多大的差距？
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质量与能量的关系 。
爱因斯坦的质能方程 ， 揭示了物质质量与能量之间的比价关系 ， 一定的质量与一定的能量是成严格比例关系的 ， 不管这种物质是什么 ， 只要质量一样 ， 其蕴含的能量就是一样的 。
根据爱因斯坦质能方程表达式为：E=MC^2 。 其中E为物质所蕴含能量 ， 单位J（焦耳）；M为物质质量 ， 单位kg（千克）；C为光速 ， 这里取值约300000000m/s（米/秒） 。 根据这个方程 ， 我们可以计算出1kg质量完全转化出来的能量为：E=1X（300000000）^2=90000000000000000J 。
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但这是在物质全部转化为能量的条件下得到的全部能量 。 在迄今人类能够把握的能源中 ， 不要说实现物质质量的全部转化 ， 实际上最强的质能转化率连1%也没有达到 。 除了在大型电子对撞机中的科学实验 ， 目前人类把握最大效率的能量就是核聚变 ， 而且现在还处于不可控阶段 。 即便这种能量质能转换率也只能够达到0.7% ， 也就是1kg质量中 ， 只有7g物质可以全部转化为能量 。
【怎样不秃顶|1个原子转化为能量功率有多大，能推动电瓶车跑多远？】这样1kg质量得到的能量为：90000000000000000Jx0.7%=630000000000000J 。
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一个原子有多大能量？
现在我们按照1个原子（按碳-12原子计算）全部转化为能量看有多大：E=（1.993x10^-26）x（300000000）^2=0.0000000017937J 。 将能量换算为电力 ， 3600000J/s（焦/秒）相称1kw/h（千瓦/时） ， 也就是说一个原子的能量只相当于2000万亿分之一个kw/h 。
一辆电动车功率一般都在100w（0.1kw/h）以上 ， 要达到100w功率 ， 根据质能方程计算 ， 每秒钟至少需要200万亿个原子全部转化为能量 ， 才能达到这样的功率 。 而核聚变的质能转化率只有0.7% ， 即便以后电动车实现了核聚变驱动 ， 也需要每秒近3亿亿个原子介入核聚变 ， 才能够产生100瓦的功率 。
也就是说 ， 1个原子的全部质量转化为能量根本无法移动电动车 。
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质能方程固然揭示了质量中蕴含着巨大的能量 ， 但这是在同级别层面比较而言 ， 若以极其渺小的微观层面 ， 将人眼无法看到 ， 甚至最强盛的电子显微镜还看不清楚的原子 ， 拿来与生活中的宏观事物比拟 ， 就没有可比性了 。 可能一些网友对原子标准没有一个足够熟悉 ， 完全没有小到什么程度的概念 ， 才会有这种荒诞乖张设法吧 。


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