一斤盐溶解在一斤水里有多重
一斤水溶一斤盐,最后重量是二斤吗?为什么?
其实这个问题要比一般人想象中的要复杂得多,涉及到质能方程,热力学,饱和溶液等相关知识,饱和度的问题,我们先暂且放一放,因为并不影响最终结果,我们就先举例子来说,然后最后做一个总结。
封闭的系统首先,我们要搞清楚,水和盐以及盛放它们的容器实际上是一个系统。
但同样是系统,实际上也有不同的。
如果,整个容器是封闭的,与外界是隔绝的,也就是说,和外界没有任何能量的交换,更不会出现能量向外逃逸的情况。
那这个时候,你放系统里面放了多少东西,质量都会是它们的加和,一斤水和一斤盐是如此,即使你放可以反应的东西,比如:钠和水。
那这个时候,质量还是不会变的,即使放出了很多热,但由于它并没逃逸出来,所以就不会变。
如果你往系统里面放一颗原**把它引爆,同样的,质量也不会减少。
那具体是因为什么呢?我们下面会详细讲到。
不封闭的系统但是,我们要知道的是,绝热系统是不可能存在的,上面的只是一个思想实验。
一般来说 ,我们在容器里放上水和盐,那整个系统的质量一定不会是2斤,而是在小数点十多位开外有个极其小的变化。
之所以有这样的变化,一共有三种可能性,第一种:外界的温度比系统的温度高。
那这个时候,由于热传导的存在,系统会像外界吸收一部分的热量,于是,质量自然就多了。
这其实和把两杯温度不同的水放到一起,最后变成一个温度是一个道理。
我们在桌上放上一杯水,最后的温度就是会趋近于空气的室温。
同样的道理,如果外界的温度低于容器内溶液的温度,那这个时候就是在外热。
整个系统的质量就会降低。
所以,开放的系统,只有三种情况,一种是从外界获得能量,质量上升。
一种是向外界释放能量,质量下降。
第三种,其实就是正好巧了,可能是吸收的能量和放出的能量正好是一致的,所以,质量不多也不少。
质能方程可能你已经在纳闷了,为啥吸收热量就会质量上升,放出热量就会质量下降。
我们还会核弹,比如说:氢弹。
氢弹爆炸的整个系统其实就是开放的,不是隔绝的。
所以,很多人会说,氢弹爆炸前后,有0.7%的质量亏损,这部分质量转化为了能量释放出来。
实际上,这种说法是错误的。
0.7%的质量就是质量,它只是还有能量的属性,如果你能称量这部分,就能知道它是具有质量的。
而这个看法其实就来自于爱因斯坦的质能方程E=mc^2,我们也叫做质能等价。
意思就是说,质量还有能量,能量还有质量,它们并不是转化关系,一样东西的两个面。
所以,我们第一个例子中,由于是封闭系统,所以无论里面发生了什么,都不会发生质量改变。
而第二个是不封闭的系统,这时只要向外放热,质量就会减少,从外面系统,质量就会上升。
而质量等价理论的相关实验,其实也已经被实验所证实,并且被广泛使用,尤其是大型对撞机寻找粒子时,就是以这个理论为前提假设。
我们日常生活中之所以察觉不到,主要就是因为它的变化只是太过微小,都是在小数点十多位后才有些许的改变。
因此,察觉不到本身是正常的,但科学家已经通过精密地仪器测量出这个微小的差异。
所以,对于任何情况来说,不管发没发生反应,质量守恒是对,能量守恒也对的,质能守恒还是对的。
这种问题实际上就是各种“杠精”之间的战争,所谓“键盘侠”在各种假设的前提下进行辩论,本质上是一个再简单不过的问题(其实就是1+1=2),非得让人感觉如此复杂,标准的“没有困难制造困难也要上”的姿态来讨论这个问题。
有些人甚至拿出了比较专业的术语,比如说质能方程,热力学,饱和度等等设置各种前提进行各种复杂的分析,看起来就是一个“学霸”在娓娓道来,分析的头头是道,但实际上有这种必要吗?就像网络上有人经常会问“雨滴从高空落下会砸死人吗?”,难道我们没有淋过雨吗?一斤水溶一斤盐,最终的重量(应该是质量)是二斤吗?当然是二斤,物体的质量是不会变的(除非发生核聚变),事实上即使发生核聚变,产生的能量也可以认为是质量的一部分,因为质量和能量本质上是一个东西,一个东西的两面性。
况且盐溶于水中也没有发生核聚变,不管盐能不能完全被溶解,最终的质量肯定是二斤,有任何异议吗?有任何讨论的必要吗?确实没有必要。
当然,如果你非要考虑很多的前提,比如说溶解的过程中水分的挥发,热量的变化等等,这种前提不就是标准的“杠精”吗?如果考虑到水分的挥发,问题中所说的“一斤盐和一斤水”就不真的是“一斤盐和一斤水”了,如此一来,最后的质量当然不是二斤了!这种简单的问题非要设置各种假设前提,然后用非常专业复杂的化学和物理知识进行深入分析,有任何必要吗?
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