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ウラン235などが核分裂を起こす時、質量欠損が生じて、その質量欠損分のエネルギー...

ghj********さん

2019/4/2009:22:30

ウラン235などが核分裂を起こす時、質量欠損が生じて、その質量欠損分のエネルギーが熱として取り出されますよね。

で、その質量欠損というのは、原子核の結合エネルギーが質量になったものであり、結合エネルギーというのは、要するにポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)だそうです。
<質量欠損>
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B3%AA%E9%87%8F%E6%AC%A0%E6%90%8D
<結合エネルギー>
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B5%90%E5%90%88%E3%82%A8%E3%83%8D%...

ということは、位置エネルギーが正に、E=mc^2 によって、現実の質量として観測されるということで合っていますか?

補足また、私のせいで新たなキャットバード理論が誕生してしまいました。質量欠損の正体は「陽子や中性子の運動エネルギー」だそうです。一体、どこまで突っ走るのでしょうか?

この質問は、wak********さんに回答をリクエストしました。

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ベストアンサーに選ばれた回答

chi********さん

2019/4/2200:31:10

おおよそその通りですが、ここでいう位置エネルギーとは「重力による」ポテンシャルエネルギーではなく、「核力による」ポテンシャルエネルギーのことです。

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質問した人からのコメント

2019/4/27 01:29:50

コメントありがとうございました。

位置エネルギー(核力による結合エネルギー)の増減によって、現実に質量が変化するのだということをキャットバードさんに教えてあげようとしたのですが、彼にはちょっと難し過ぎたようです。あと10年くらいしたら、彼も理解できるようになるかも知れません。ヤレヤレですね。

ベストアンサー以外の回答

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wak********さん

2019/4/2418:51:15

砂付近さんが、位置エネルギーUが「wakarimasenn」「wakarimasenn」と泣かれるので、私がきっちりと説明いたします。

質量からrの距離の位置エネルギーUはマイナスです。では本当に、その位置にマイナスのエネルギーが存在するのでしょうか。
エネルギーは質量mを動かします。マイナスの運動エネルギーE=-(1/2)mv^2のエネルギーを得た質量mの速度vは虚数ですが、この質量mは一体どこへ移動するのでしょうか。
また、質量mが反物質との対消滅により光に変わると、重力はなくなります。ですから、rの距離の位置エネルギーU=0になります。では、今まであったマイナスの位置エネルギーUは何処へ行ったのでしょうか。

この宇宙に「マイナスのエネルギー」はありません。位置エネルギーは、物体の移動エネルギーk+位置エネルギーU=力学的エネルギー=一定にするための工夫であり、数学上の仮設です。

ではなぜ、この仮説が必要なのでしょうか。
落下速度は時間に比例「V=gt」します。しかし、落下に伴い物体の位置が地球の質量に近づくため、重力加速度gも変化します。
速度v=加速度a×時間tです。故に落下速度を求めるには、全ての時間tにおける変化する重力加速度gを合計しなければなりません。つまり、変化する重力加速度gを時間tの関数で表現し、それを時間tで積分します。即ちV(t)=∫g(r)dtです。

しかし、時間と共に変化する重力加速度gを時間tの関数で表現することは大変困難です。そこで、先人は「エネルギー」を用いることを考案しました。
地球に無限遠から質量mを落下させます。するとそれぞれの位置xでの質量mの落下速度が出ます。それぞれの位置xの落下速度より、その位置xでの物体の運動エネルギーK=(1/2)mv^2が特定されます。つまり
X1の運動エネルギーK1=(1/2)mv^2
X2の運動エネルギーK2=(1/2)mv’^2
です。

故に、X1からX2に落下すると「K2-K1=(1/2)m(v’^2-v^2)」運動エネルギーが増加します。逆にX2からX1へ上昇すると「K1-K2=(1/2)m(v^2-v’^2)」運動エネルギーが減少します。
ですから、無限遠から落下する物体のそれぞれの位置の運動エネルギーKが求まれば、ある位置xにおける落下速度が求まります。
例えば、位置X1で速度vで落下する物体が位置X2に来た時
増加する運動エネルギーK=(1/2)m(v’^2-v^2)
なので
X2の位置での物体の運動エネルギーK=(1/2)mv^2+(1/2)m(v’^2-v^2)=(1/2)mv’^2
です。∴落下速度=v’です。
また、位置X2で速度v’で上昇する物体が位置X1に来た時
減少する運動エネルギーK=(1/2)m(v^2-v’^2)
なので
X1の位置での物体の運動エネルギーK=(1/2)mv’^2+(1/2)m(v^2-v’^2)=(1/2)mv^2
です。∴落下速度=vです。

この様に、ある位置xでの落下速度を求めるには、無限遠から落下する質量mのそれぞれの位置における運動エネルギーKが求まれば良いのです。
そして、エネルギーE=力×距離です。つまり、無限遠からrまでそれぞれの位置における重力を合計すれば、質量からr離れた位置xにおける運動エネルギーKを求めることが出来ます。つまり、無限遠からrまで重力を距離rで定積分すれば良いのです。

万有引力F=GMm/r^2
なので
無限遠からrまで落下した時の物体の運動エネルギーK=∫Fdr = ∫GMm/r^2 dr 積分範囲:∞→r
=GMm/r – 0=GMm/r
です。
これで、位置X1(質量からの距離=r1)で速度vで落下する物体が位置X2(質量からの距離=r2)に来た時
増加する運動エネルギーK= (GMm/r2)-( GMm/r1)
なので
X2の位置での物体の運動エネルギーK=(1/2)mv^2+(GMm/r2)-( GMm/r1)=(1/2)mv’^2
です。GMm/r2とGMm/r1とmは数値なので、これで位置X2における落下速度v’が求まります。

また、位置X2(質量からの距離=r2)で速度vで上昇する物体が位置X1(質量からの距離=r1)に来た時
減少する運動エネルギーK= (GMm/r1)-( GMm/r2)
なので
X1の位置での物体の運動エネルギーK=(1/2)mv’^2+(GMm/r1)-( GMm/r2)=(1/2)mv^2
です。これで、位置X1における落下速度vが求まります。

ですから
位置X1の位置エネルギーU1= -GMm/r1
位置X2の位置エネルギーU2= -GMm/r2
と数式上仮設します。すると
位置X1からX2に移動した時増加する運動エネルギーK= -GMm/r1-(-GMm/r2)= -GMm/r1+GMm/r2
位置X2からX1に移動した時減少する運動エネルギーK= -GMm/r2-(-GMm/r1)= GMm/r1-GMm/r2
と簡単に計算できます。
これで、困難な積分計算をしなくても、簡単に各位置xにおける落下速度を計算できます。まさに先人の知恵ですね。

この様に、位置xにマイナスのエネルギーが現実にあるのではなくて、マイナスの位置エネルギーUはある位置xからある位置x’へ移動した時増減する運動エネルギーKを算出するための数学上の仮設です。
即ち、位置エネルギーUは、位置X1から位置X2に移動すると、その物体の運動エネルギーKが「-GMm/r1+GMm/r2」だけ増減することを表現するための数式上の記号です。

位置エネルギー-100から位置エネルギー-10に移動するとエネルギーが90増えるのは、重力により落下速度が速まったので、運動エネルギーが90増加したからです。決して、マイナスのエネルギーが減少しプラスのエネルギーが発生したのではありません。

このように、エネルギーの源は重力です。重力が物体の運動エネルギーKを変化させているのです。決して、ある位置xにマイナスの位置エネルギーUが存在するのではありません。
重力がなくなれば、位置エネルギーU=0になるのですから、位置xには何もなかったことが分かります。在ったのは、質量がある場所の「プラスの重力エネルギー」のみです。このことからも、位置エネルギーUは数学上の技巧であることが理解できると考えます。

砂付近さんは、「位置エネルギー」を独学されているのですね。砂付近さんは「アラ還」ですが、勉強するのに遅すぎると言うことはありません。「老人老い易く学成り難し」です。
物理独学一生頑張ってください。応援しています。砂付近ファイト(^^)/

cat********さん (砂付近さん)、数式上位置エネルギーを仮設するのですよ。そうすれば、位置の変化から運動エネルギーKの変化が求まるのです。ですから、数式上は真です。

この理を幾ら説明しても、砂付近さんは位置エネルギーUが「wakarimasenn」「wakarimasenn」とお経の様に唱えられますね。大変残念です。

砂付近さんは「マイナスの位置エネルギーがそこに存在しているのだ」と激しく主張されました。

では、砂付近さんの目の前にも「マイナスのエネルギー」あるのですね。運動エネルギーK=(1/2)mv^2なので、砂付近さんの目の前にある「マイナスのエネルギー」を砂付近さんが吸収すれば、砂付近さんの移動速度は虚数になります。

移動速度vが虚数と言うことは、砂付近さんは虚数の空間か又は虚数の時間に行けることになります。

では、砂付近さん目の前にある「マイナスのエネルギー」を使って虚数の時空間へ消えて見てください。

成功をお祈りしています。

成功したら、まさに「超能力」ですね。お得意の「超能力」一生頑張ってください。応援していますよ。

とうとう砂付近さんは、何時のように、論理を放棄して遠吠えをされましたね。

砂付近さん、私は論理と数式を重んじます。「マイナスのエネルギー」が砂付近さんの目の前にあることを、貴方の言葉と数式で証明されてください。

井戸端で私に話しかけないでください。お願いしますよ。

私の目の前には「マイナスのエネルギー」なんてどこにもありませんから!!

私への回答リクエストなので、この質問に参加されるみなさんにリクエストさせて頂きます。

暗記した専門用語を列挙するのではなくて、「位置エネルギーとは何か」、「どの様な仕組みで位置エネルギーが質量となるのか」をご自身の言葉で説明するようにしましょう。

そうしないと、話し合いが出来ません。よろしくお願い致します。

wak********さん

2019/4/2321:27:03

ある位置xに、マイナスの位置エネルギーが現実にあるのではありません。この宇宙に、マイナスのエネルギーは無いからです。
運動エネルギーK=(1/2)mv^2です。マイナスのエネルギーを物体が受け取ると、速度vは虚数になります。これでは、その物体は虚数の空間に飛んで行き消えてしまいます。
自分の目の前に、マイナスのエネルギーが実際に存在すると主張される方は、ご自身がそのマイナスのエネルギーを吸収し、虚数空間へ消えて見せなければならないでしょう。
現実にはその様なことは起こりません。ですから、この宇宙にマイナスのエネルギーはありません。

ある運動する物体Aが、①位置エネルギー-100から位置エネルギー-10の位置に移動しました。より高い位置に移動したので、この物体Aの運動エネルギーKは-100-(-10)=-90減少しました。つまり、この物体Aの運動エネルギーは、(1/2)mv^2から(1/2)mv’^2に減少しました。(1/2)mv^2-90=(1/2)mv’^2です。∴v’=√(v^2-180/m)です。

この様に、①ある物体Aは位置エネルギーUが大きい位置に移動すると、移動速度vはv’=√(v^2-180/m)に減少します。(電子は光を放出して速度を落とします)。同じ理により、①のケースでは、物体Aは運動エネルギーを90光として放出します。
陽子と中性子を構成する粒子は激しく運動しています。核分裂後はそれらの粒子が位置エネルギーの高い位置に移動し運動量が落ちるので、その落ちた運動エネルギーKを光として放出します。これが核分裂の際放出されるエネルギーです。
核分裂後は原子核の中の粒子の運動量が落ちるので、原子核の質量は核分裂前よりも軽く観測されます。つまり、K=E=mc^2と観測されます。

マイナスの位置エネルギーUは、ある位置x(位置エネルギー-100)からある位置x’(位置エネルギー-10)へ移動した時、増減する運動エネルギーKを算出するための数学上の仮設です。
即ち、位置エネルギーUは、位置X1(位置エネルギー-100)から位置X2(位置エネルギー-10)に移動すると、その物体の運動エネルギーKが「-GMm/r1+GMm/r2」だけ増減することを表現するための数式上の記号です。


chi********さん 、分かって頂けたでしょうか??

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cat********さん

2019/4/2110:03:28

(下の埴輪男の回答には、返信できないから使わないでほしいんだよな。)

位置エネルギーなんて実在しないってことね。

じゃあ、月曜日にでも近くの高校に乗り込んで、物理の授業をしている教室で、「位置エネルギーなど実在しないのだ。授業でウソを教えるな!」と怒鳴りこんで来てくれ。
どうなるか、火曜日の新聞を楽しみにしているよん。

wak********さん

リクエストマッチ

2019/4/2014:32:24

砂付近さん、こんにちは。砂付近さんはもう十年近くキャットス*ト*―*カ*―されていますね。お疲れ様です。

>結合エネルギーというのは、要するにポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)だそうです。ということは、位置エネルギーが正に、E=mc^2 によって、現実の質量として観測されるということで合っていますか? <

マイナスの位置エネルギーがどうして、E=mc^2で質量として実現するのでしょうか。意味不明です。

単に他人の文章をリンク貼り付けするのではなくて、ご質問の趣旨を、ご自身の言葉と数式で丁寧に説明なさってください。

そうしないと、貴方が何を理解しているのか全く不明で、我々知恵ブクラーの時間を無駄にするだけですから(>_<)。


参考に「E=mc^2」について説明しておきますね。

『何故、重さ(単位:㎏)に光速度cの2乗を掛けると、その物質の持つエネルギーE(単位:ジュール)が求まるのでしょうか。

これを理解するには、プランク距離lpとプランク時間tpを知らなければなりません。
空間の最小単位をプランク距離lp= (1.616199×10^-35)m、時間の最小単位をプランク時間tp= (5.39106×10^-44)秒と言います。

一般相対性理論が成り立つのは「プランク距離」までです。それは、何故でしょうか。

物質間に働く万有引力は、質量に比例し距離の2乗に反比例します。従って、重力加速度は
①g(重力加速度)=G*m/r^2
と表されます。G(重力定数)=6.67384×10^-11(単位:m^3㎏^-1s^-2)・m=相手の物質の質量(単位:㎏)・r=物質間の距離(単位:m)です。
この方程式は、1㎏の物体Pから1m離れた物体Qは、物体Pの重力により毎秒6.67384×10^-11m/秒づつ加速されることを表しています。

相対性理論では、質量を大きさのない点と考えます。そうすると、2つの質量PとQは無限に近づきPQ間の万有引力は無限大となってしまいます。これでは、あらゆる物質は無限大の力でくっ付いて離れなくなります。
しかし、現実にはこの様なことは起こりません。2つの質量は「ある距離(最小距離=②「プランク距離lp」)」よりも近づくことが出来ないからです。

そして、この世の最短距離②をこの世で最速の③光速c(2.997924×10^8) m/秒で移動するのに要する時間が、この世の最小時間(④プランク時間tp)です。ですから
⑫{②プランク距離lp÷④プランク時間tp=③光速(c[m/秒])}
です。

そして、この世の⑤最大加速度は、最短時間(プランク時間)で最高速度の光速に達するものです。その加速度をg(m/s^2)とすると、
⑤最大の加速度g(m/s^2)= ③光速(cm/秒)÷④プランク時間tp
です。

また、一本の超ひもの質量は様々です。振動の多い超ひも程、質量が大きくなります。最も質量の大きい超ひもを⑥m㎏(プランク質量)とします。
m㎏の物質Pに最短距離lpまで近づくと、その物質Qはこの世の最大の加速度⑤で引かれます。ですから、①⑤⑥より
⑬{③光速(c[m/秒])÷④プランク時間tp= G*⑥m/lp^2}
が成立します。

また、 光のエネルギー量は、E=hv(プランク定数×光の振動数)と表わされます。つまり、輻射エネルギーは、プランク定数×1秒間当たりの振動数となっていたのです。
プランク定数1hは、6.629069×10^-34J*s(ジュール×秒)です。物質波を計算する時、これを2πで割った換算プランク定数(ディラック定数)「ħ」が使われます。その際、周波数vではなくて角周波数ωを使います。
⑭E(ジュール)=ħ[Js]×ω[rad/s]
です。
そして、ħ=h/2π=(6.629069/6.283184)×10^-34J*s =1.054571726×10^-34J*sです。

1秒間に1[rad]振動(回転)する1本の「超ひも」である光のエネルギー量は、⑭より
E(ジュール)=1.054571726×10^-34J*s×1回/秒=1.054571726×10^-34J(ジュール)
です。1本の「超ひも」の振動数が多くなる程、質量が大きくなります。
1本の「超ひも」の取り得る最大の振動数(質量)をm㎏とします。この時、「超ひも」は最小時間tpに1[rad]振動します。これ以上短い時間はないのですから。後で説明しますが、m㎏の質量はmc^2ジュールのエネルギーに換わります。ですから、
⑮最多振動数の1本の「超ひも」のエネルギーE(ジュール)= (1ħ)ジュール*秒÷tp=mc^2
⑮(1ħ)/tp=mc^2
です。

まとめると
⑫lp/tp=c
⑬c/tp=Gm/lp^2⇒lp/tp^2= Gm/lp^2⇒G= lp^3/m*tp^2
⑮(1ħ)/tp=mc^2⇒(1ħ)/tp=m*lp^2/tp^2⇒1h=2π(パイ)m*lp^2/tp
となります。⑬と⑮より
G×1h= (lp^3/m*tp^2)×2π (m*lp^2/tp)=2π lp^5/tp^3=2πlp^2c^3、lp^2= G×h/(2πc^3)
∴lp(プランク距離)=√{Gh/(2πc^3)}=√(6.67259×10^-11×6.6260695×10^-34÷6.283184÷(2.997924×10^8)^3=(1.616×10^-35)m
∴tp(プランク時間)=lp/c=1.616×10^-35÷2.997924×10^8=(5.39×10^-44)秒
そして、その数値と⑬よりm= (2.17651×10^-8)㎏が求められます。これを⑪プランク質量と言います。

次に「E=mc^2」の求め方に移ります。
1J(ジュール)は、「1キログラムの質量をもつ物体に1メートル毎秒毎秒 (m/s^2) の加速度を生じさせる力で1メートル動かした時の仕事量」です。
一方、m㎏の物質Pの持つエネルギー量E(ジュール)は、「同じm㎏の質量をもつ物質Qにプランク時間で光速に達する最大の加速度を生じさせる万有引力でプランク距離動かした時の仕事量」です。物質Pはエネルギーを使っても、同量のエネルギーをQから受け取るので減ることはありません。しかし、Qを最小距離は動かさなければならないからです。Qは光速を越えることは出来ないので、以後Qは光速で移動し続けます。

従って、
m㎏の物質の持つエネルギー量E(ジュール)=1J(ジュール)×m㎏×cm/秒(光速)÷tp(プランク時間)×lp(プランク距離)=1J(ジュール)×m㎏×cm/秒(光速)×lp /tp(プランク距離÷プランク時間=光速)=1J(ジュール)×m㎏×cm/秒(光速)×cm/秒(光速)=mc^2J(ジュール)です。
これで「E=mc^2」が導かれました。』以上です。

詳細は、下記のホームページを参照下さい。
http://catbirdtt.web.fc2.com/iikoruemusinonizyou.html

砂付近さんは「アラ還」ですが、勉強するのに遅すぎると言うことはありません。「老人老い易く学成り難し」です。
物理独学一生頑張ってください、砂付近ファイト(^^)/。

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ran********さん

2019/4/2011:59:12

ぜんぜんちがいます。ウラン、プルトニウムの核分裂エネルギーは、分裂した核断片のもつ電気的反発力が運動エネルギーになったものです。

http://rokamoto.sakura.ne.jp/education/nuclearpower/coulomb-repulsi...

質量欠損は、原子核内部で陽子と陽子を結び付けている励起した状態の電子(中間子)が陽子の内側に食い込むため、電磁質量が減少することで現れます。

E=mc^2 は、後でからこじつけたに過ぎません。

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