|一公斤电可以供地球上的人用多少年？
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用单位公斤来描述电 ， 貌似不可以 。 公斤即千克 ， 是质量单位 。 而电是能量 ， 单位是焦耳 。 不过仔细一想 ， 物体带电 ， 电也是物体的一部分 。 物质是由原子构成的 ， 而原子是由质子、电子和中子构成的 ， 这些粒子有的带电 ， 有的不带电 ， 比如电子就带一个单位的负电荷 。 可见 ， 电并不是虚无缥缈的 ， 那么用公斤来描述电也未尝不可 。
我们通常以金属作为导体 ， 而在金属导体中承载自由电荷的是电子 。 一公斤电 ， 就当做一公斤电子吧 。 电子的质量非常小 ， 一个静止电子的质量大约为9.1×10^-31千克 ， 那么一公斤的电子大约包含1.1x10^30个电子 。
知道了电子的数量 ， 就可以确定电量的大小 。 一个电子携带了1.6×10^-19库仑的电量 ， 那么一公斤的电子总共携带了1.76x10^11库仑的电量 。 库仑是物理学中的电量单位 ， 1库伦就是1安培稳恒电流在1秒内通过导线横截面的电量 ， 即1库伦等于1安秒 。
当导体中存在电压（电势差） ， 导体内的自由电荷在电压的作用下才会发生定向移动 ， 形成电流 。 电流做功 ， 电能便转化成为其他形式的能量了 。 电功的计算公式为W=UIt 。 若此时导体内的电压为一伏特 ， 那么这些电荷在一秒钟内做功产生的总能量为1.76x10^11焦耳 。
生活中通常用度来衡量用电量（所谓的用电量 ， 就是电流做的功） ， 一度电等于1000瓦时 ， 就是1千瓦功率的电器一个小时所消耗的电量 。 1000瓦时又等于360万焦耳 。 这样一换算 ， 一公斤的电子所形成的电流 ， 在电压为一伏特时做功产生的能量大约相当于4.9万度用电量 。
现在全球大约有78亿人 ， 全球总用电量已经达到了25万亿度 。 4.9万度电与之相比 ， 就是小巫见大巫 ， 两者相差了5亿倍 。 这点电量给全世界的人用 ， 连一秒都坚持不住 。
当然 ， 还有一种理解方式 ， 就是根据质能关系 ， 直接将质量换算成为能量 。 根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2 ， 一公斤的物质大约蕴含了9x10^16焦耳的能量 。 那么一公斤的物质百分百转化为能量 ， 就能够产生250亿度电能 。 不算损耗 ， 250亿度电大约可以供全世界的人用8.76小时 。 要想使全世界人民用一年 ， 则需要一吨左右的物质 。 而要想达到100%的能量转化率 ， 需要正负物质湮灭才行 。
不过这里需要注意 ， 我们所说的质量转化为能量 ， 只是物质从一种形式转变成了另一种形式 ， 比如正负电子湮灭 ， 电子最终完全转化成了光子 。 在这个转变过程中 ， 总的质量和能量是守恒的 。 而质量和能量是等价的 ， 代表着同一种东西的不同两个面 ， 因此统称为质能守恒 。
但这儿只用考虑质量 ， 不管是电子也好 ， 还是其他别的粒子也好 ， 只要质量相等 ， 都蕴含着相等的能量 ， 跟带不带电荷没关系 ， 这也就失去了讨论意义 。 可见 ， 还是刚开始的那种理解方式比较靠谱 。
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