正常情况下,电能的单位都是用千瓦·时或者度来表示,用斤来表示显得格格不入。不过,从某种意义上来说,电能论斤可以说得过去,这就要涉及到相对论。
电能是能量,而爱因斯坦从狭义相对论中得到的质能方程(E=mc^2)指出,能量和质量在本质上是等价的,其转换因子为真空光速的平方(c^2)。质量在一定条件下可以转换成能量,例如,核反应、正反物质的湮灭反应。反过来,能量在一定条件下也可以转换成质量,例如,布莱特-惠勒过程,宇宙诞生之初的纯能量转化为物质的过程。
根据质能方程,如果电能相当于1斤(0.5千克)的物质,那么,电能为4.49×10^16焦耳。那么,这些电能相当于多少度呢?
一度即为一千瓦·时,而一千瓦·时又等于1000瓦×3600秒,所以一度电的能量为3.6×10^6焦耳。因此,一斤重的电能相当于125亿(1.25×10^10)度。那么,这些电能可供全世界用多久呢?
根据国际能源署(IEA)给出的数据,2018年全世界的用电总量约为22.9万亿度,平均每天的用电量为630亿度。换算过来,全世界每年消耗的电能相当于“0.92吨”,即每天“5斤”。因此,一斤重的电能只够全世界用大约4.8小时。我国在2018年全社会的用电总量为6.85万亿度,相当于“550斤”,所以一斤重的电能只够用大约16小时。
理想情况下,如果让920斤的物质和920斤的反物质发生湮灭,该过程所产生的能量相当于全世界在2018年的总耗电量。
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