Коротко: Энергия имеет эквивалент массы через E = mc^2. Один джоуль соответствует примерно 1,11 x 10^-17 килограмма (около 2,4 x 10^-17 фунта) — величине настолько ничтожной, что она далеко за пределами того, что могут обнаружить обычные весы.
Вес по типам
Энергия — не материя, но соотношение Эйнштейна означает, что любая энергия несёт эквивалент массы. Эта величина мизерна для повседневных энергий, потому что квадрат скорости света очень велик.
| Количество энергии (пример) | Примерный эквивалент массы |
|---|---|
| 1 джоуль | около 1,11 x 10^-17 кг |
| 1 киловатт-час | около 4 x 10^-11 кг |
| Энергия батарейки AA (~10 кДж) | около 1,1 x 10^-13 кг |
| 1 мегатонна в тротиловом эквиваленте (~4,2 x 10^15 Дж) | около 0,047 кг |
Что влияет на вес
- Количество энергии. Эквивалент массы растёт прямо пропорционально числу джоулей.
- Множитель c^2. Деление на квадрат скорости света делает массу чрезвычайно малой.
- Форма энергии. Кинетическая, тепловая, химическая или электромагнитная энергия — все несут эквивалент массы.
- Границы системы. Запасённая энергия добавляется к измеряемой массе системы.
- Пределы измерения. Эффект далеко за пределами чувствительности обычных весов.
- Ядерный масштаб. Только при ядерных или астрономических энергиях масса становится заметной.
Сравнение веса
Энергия одного мегатонного ядерного взрыва весит лишь примерно столько же, сколько небольшая виноградина, около 47 граммов, что показывает, насколько мало массы несёт повседневная энергия.
Частые вопросы
Действительно ли заряженная батарея весит больше?
Да, технически. Полностью заряженная батарея хранит больше энергии и потому обладает чуть большей массой, чем разряженная, хотя разница слишком мала, чтобы измерить её на весах.
Почему масса энергии так мала?
Потому что при преобразовании делят на квадрат скорости света — огромное число, поэтому даже большие энергии переводятся в крошечные массы.
Сможем ли мы когда-нибудь взвесить энергию напрямую?
Не с помощью повседневных инструментов. Эквивалент массы становится измеримым лишь в ядерных масштабах, например при потере массы, когда атомы сливаются или расщепляются.
