能量可以转化为质量吗能量和质量是一体的吗( 二 )


能量可以转化为质量吗能量和质量是一体的吗

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为什么呢?
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(打磨光滑的铁块)
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铁的表面有氧化层我们都知道,铁是会生锈的,这是铁元素与空间中的氧气发生化学反应的结果 。
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铁是地球上第四丰富的元素,位于氧、硅和铝之后 。但我们极少能在地球表面找到纯铁,因为它们大部分都被氧化,以氧化铁矿物质如赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)等形式出现,各种铁矿石占了地壳质量的5%左右 。
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铁在空气中会与氧气发生氧化反应,铁块表面的铁原子会与氧气生成三氧化二铁(Fe2O3),如果在此过程中有水气参与,还会形成更加复杂的三氧化二铁水合物Fe2O3·nH2O和氢氧化铁(FeO(OH), Fe(OH)3)也就是俗称的铁锈 。
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(严重的铁锈)
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实际上本文diyi张图中的铁块表面也有氧化层,只不过肉眼不能分辨 。
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由于有一层氧化物的阻隔,即使是将两块打磨得极其平整的铁块放在一起,它们的铁原子间不会相遇,也不会有组成新金属键的机会 。
那么在真空中,没有了氧化层,两块铁能粘合在一起吗?
冷焊焊接是一种以加热、高温或者高压的方式将金属或其他热塑性材料结合在一起的技术,焊接的方式有许多种,但有一种方式比较特别,这就是冷焊 。
冷焊是应用机械力、分子力或电力使得焊材扩散到器具表面的一种工艺,这意味着不需要给金属加热,只需要对它施加力,金属就可以被“焊”到一起 。
(通过向两片光洁的金属施加高压使其焊接在一起)
从这个角度看,将两块铁靠在一起,如果它们之间没有氧化物的阻隔,铁原子间通过电子的交换似乎也能达到焊接的目的 。
一个可能由冷焊造成故障的例子,就是伽利略号木星探测器 。
(地面组装完成的伽利略号木星探测器,它的上方是张开的伞状高增益天线)
伽利略号木星探测器于1989年10月18日被亚特兰蒂斯号航天飞机送入地球轨道 。但在探测器绕地球飞行一周后,地面控制人员发现位于它顶端的高增益天线无法完全打开,它似乎被什么东西卡住了 。这个主天线有18个肋骨,像一把大伞,当驱动电机启动并对肋骨施加压力时,它们在发射时被固定的尖端应该从杯子中弹出来 。结果只有15个弹出来了,使天线看起来像一把半开的伞,它完全无法工作 。
(未打开高增益天线的伽利略号绕木星飞行示意图)
为了解决这个问题,工程师尝试对天线进行加热循环,他们先让航天器旋转到10.5 rpm的最大旋转速度以换取离心力,然后反复打开和关闭天线驱动电机,试图用“锤击”的办法使被卡住的天线肋骨尖端松开,在经过13000次的反复尝试后,打开高增益天线的努力最后宣告失败 。
好在伽利略号还配有另一个小的20瓦功率低增益天线,尽管低增益天线的带宽明显低于高增益天线的带宽 。高增益天线的信号发射速率为每秒134 千比特,低增益天线的发射速率仅为每秒8至16比特 。但有总好过没有,伽利略还是利用这个小天线完成了许多重要的数据传输任务,包括实现了diyi颗编号为951 Gaspra的小行星飞越,并在243 Ida附近发现了diyi颗小行星卫星 Dactyl。1994年,伽利略观察到彗星Shoemaker-Levy 9与木星的碰撞 。


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