E=mc²計算器
運用愛因斯坦質能等價原理與精確光速,將質量換算為能量,或將能量換算為等效質量。
質能等價換算
選擇換算方向,輸入非負的國際單位制數值,再以精確真空光速計算。
關於質能等價
愛因斯坦方程式 E = mc² 表達質量與能量的等價關係,指出物體的靜止能量等於質量乘以光速平方。光速約為每秒三億公尺,平方後成為極大的換算係數,因此即使微小的質量,也對應非常龐大的靜止能量。
本計算器採用真空光速的精確定義值:每秒 299,792,458 公尺。在質量轉能量模式下,將公斤數乘以 c²,輸出焦耳;能量轉質量模式則將方程式改寫為 m = E/c²,把焦耳換算為公斤。科學記號讓極大與極小的結果容易閱讀,同時保留其數量級。
算出的能量是總靜止能量,不一定是一般過程能釋放的能量。化學反應只涉及極微小的質量差,核分裂與核融合涉及較大的質量虧損,但仍僅轉化材料總靜止質量的一部分。完全轉化通常與物質和反物質互毀等過程有關。輸入一公斤會得到約 8.99 × 10^16 焦耳,但不代表有實際方法能將能量全部取出。
在相對論中,質量守恆與能量守恆統合為同一原則。系統獲得能量時可增加質量,失去能量時可減少質量。加熱物體、壓縮彈簧或為電池充電,都會讓系統質量增加極微小的量。相反地,恆星輻射出的能量對應其質量減少。
請直接使用國際單位制:質量用公斤,能量用焦耳。若原始量測以公克表示,輸入前先除以一千。若能量以千瓦小時表示,乘以 3.6 百萬即可得到焦耳。結果適用於教學比較與理想質能換算。詳細的核物理或粒子計算,可能還需考慮束縛能、動能、動量,以及簡單靜止能量方程式以外的守恆定律。
E=mc²換算範例
| 輸入 | 等效值 | 說明 |
|---|---|---|
| 質量 1 kg | 8.987552e16 J | 一公斤的總靜止能量展現了光速平方這個龐大換算係數。 |
| 質量 0.001 kg | 8.987552e13 J | 一公克仍對應近九十兆焦耳的靜止能量。 |
| 8.987552e16 J | 1 kg | 將能量除以光速平方,即可求回等效質量。 |
如何使用 E=mc²計算器
- 選擇「質量轉能量」或「能量轉質量」。
- 依所選模式輸入公斤單位的質量或焦耳單位的能量。
- 按下「計算 E=mc²」,套用精確光速常數。
- 閱讀科學記號結果,並確認顯示單位符合換算目的。
E=mc²常見問題
光速平方代表什麼?
就是真空光速乘以自身。其數值極大,因此微小質量也對應龐大的靜止能量。
所有質量都能轉成可用能量嗎?
一般化學或核反應無法做到。這些過程只轉換質量差,完全轉換需要特殊的粒子交互作用。
為何計算器使用公斤與焦耳?
這是該方程式對應的一致國際單位制單位。若直接輸入公克而未換算,答案會大一千倍。
E=mc²只適用於核物理嗎?
不是。質能等價適用於所有物理系統,只是在核與粒子過程中最容易觀察其效應。
這是完整的相對論能量方程式嗎?
這是動量為零物體的靜止能量情況。運動粒子需要更一般的能量與動量關係式。