一千克碳所包含质子中子总数等于一千克铁所包含质子中子总数吗?

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一千克碳所包含质子中子总数等于一千克铁所包含质子中子总数吗?

生活中我们常常把物体重量等于其质量,做实验也常常有“称取”字样,这在科学上是否准确?请问在实验中是否出现过质量不等于重量的情况?展开····

当然不相等,而且原则上,同样质量但是不同元素的物质的质子和中子的总数都是不会相等的。要解释清楚这个问题,需要理解两件事。

首先,质子和中子的质量不完全一样,中子比质子略微重一点(重了大约千分之1.4),中子衰变时释放一个电子和一个反中微子而成为质子(beta衰变)。因此如果不同元素里面的质子和中子的比例不完全一样,那么,同样质量不同元素的物质的质子和中子的总数原则上是不会相等的。

第二件事就和爱因斯坦的质能公式有关,也是原子弹、氢弹和核电站背后的基本原理。我们知道,质子带正电荷,中子不带电,由于原子核是由质子和中子组成的,因此原子核内部的质子之间就必须有强大的同性电荷的排斥力(库仑力)。那么,要让一堆质子和中子结合在一个体积非常小的空间里面,这些质子、中子之间就需要一种强烈的核力(也叫做强相互作用力)把它们结合在一起,也就是原子核内部必须有强烈的结合能。

根据爱因斯坦的质能公式,这部分能量就等效于质量,所以原子核的总质量就比它内部所有的质子加中子的质量总和都略微大一些,多出的这部分就有可能变成可以利用的核能,在核反应的过程中就会释放出来。大量的实验(包括原子弹、氢弹和核电站)都验证了爱因斯坦的质能公式的正确性。一般情况下,不同元素内