一个氢原子要达到多高的速度,其蕴含的动能才能使全球的海水沸腾?

与其问氢原子的速度达到多少,不如问氢原子的动能达到多少或质量达到多少。如果一个氢原子的动能能够使地球上全部的海水沸腾,那么它的速度将极其接近光速。当速度比较接近光速时,再持续给一个粒子提供能量,粒子显著增加的不是速度,而是质量。

地球上的海水约14亿立方千米,即1400000000000000000000升,将每升水每提高1摄氏度大约需要4200焦耳的能量,全球海水的平均温度一般认为不超过5摄氏度。以5摄氏度计算,全球海水温度升高到100摄氏度需要的能量为558600000000000000000000000(5.586乘以十的26次方)焦耳。

这么多的能量是个什么概念呢?2016年全球发电量约25000Twh,即9乘以十的19次方焦耳,这个发电量只是那个氢原子动能的600万分之一。

这样大能量的氢原子,人类无法制造出来,也不敢想象在宇宙射线中会有这样能量的粒子。如果真有这样的氢原子或粒子,不仅能够轻松检验超弦论是否正确,甚至可以模拟宇宙大爆炸了。

如果是纯计算就比较容易,先写完计算过程再打脸。

用热容量概念计算海水沸腾的能量E,用质能方程计算能量E对应的质量m。此时氢原子的静止质量可以忽略不计,然后根据动能方程1/2mv²=E,求出速度v,整个过程初中数学就够了。

如果得到能量如此高的氢原子,并把它安全送到海水里,会出现两种可能。第一种氢原子还是普通的氢原子,但是能量超级高,欧洲的强子对撞机(下图就是)都是小意思。这个氢原子和海水分子碰撞不知道会有什么事情发生,不过可以肯定,碰撞后分子原子都不会存在了,释放出一堆射线和大爆炸是必然的,能量释放的太快只能加热爆炸附近的海水。

第二种可能,氢原子已经不是普通的氢原子,成为黑洞氢原子。因为质量显著增加,又集中在原子这么小的空间里,这是很可能发生的。黑洞氢原子吞噬碰撞到的所有海水,迅速成长为大黑洞,直到把地球也吞噬掉。此时你想加热海水,沸腾到海枯石烂,这个氢原子却要毁天灭地。

一键关注,看你想看的科学!

2021-11-29

2021-11-29