天天看點

1斤木頭燃燒後剩下不到1兩灰,還有9兩物質去哪裡了?

作者:宇宙探索

我們都在學校學過化學,并明白燃燒是一種化學反應,例如最常見的木材燃燒。這種化學反應最直覺的表現形式是火的發展,火也是一種物質,一種非常熱的等離子體,通常在燃燒過程中釋放出大量的能量。

1斤木頭燃燒後剩下不到1兩灰,還有9兩物質去哪裡了?

我們的祖先在幾萬年前就用火趕走了動物,保暖,煮了更美味的食物。火的使用在人類文明程序中發揮了非常重要的作用,可以說奠定了人類文明的開端,人類曆史上有許多圖騰都與火有關。

1斤木頭燃燒後剩下不到1兩灰,還有9兩物質去哪裡了?

其實人們早就發現,一堆木頭燒了,隻有一點點灰燼,那麼以前這麼多材料都去哪兒了呢?

這個問題并沒有困擾人們太久。古人也有很好的了解,但不是太完美。

在現代,随着化學實體的發展,人們逐漸掌握了燃燒和化學反應的本質。現在我們知道,化學反應實際上隻是原子結合方式的變化,化學鍵的複合。在化學反應之前和之後,總品質保持不變。

為什麼總品質保持不變?

因為物質中的原子數在化學反應之前或之後沒有變化,是以它隻是一種重組。還發現,無論你對任何物體施加的外力的形式如何,物體的形狀都會改變,即實體作用,但品質不會改變。

1斤木頭燃燒後剩下不到1兩灰,還有9兩物質去哪裡了?

是以,一個著名的定律可以用化學和實體變化來概括:品質守恒定律。

相信很多人會想到在學校學到的各種化學反應公式,比如氫氣和氧氣燃燒會産生水,這個過程的總品質是不變的。

1斤木頭燃燒後剩下不到1兩灰,還有9兩物質去哪裡了?

那麼化學反應的變化是什麼呢?我們都很清楚,改變的是分子,變了的分子種類的數量,也就是物質的形狀變了。

木材的主要成分是碳,以及少量的氫氣和氧氣,以及氮,鉀,鈣,鈉,磷,硫等微量元素。在燃燒過程中,許多元素與氧氣結合産生氧化物。

木材的碳含量最高,其中大部分與氧氣結合産生二氧化碳或一氧化碳,悄悄進入大氣層,難以檢測。

在一個封閉的孤立系統中,無論物質如何變化,無論實體變化,化學變化,物質的總品質都是恒定的。物質不會無緣無故地消失,也不會無緣無故地産生,而隻能從一種形式的物質轉變為另一種形式的物質。

1斤木頭燃燒後剩下不到1兩灰,還有9兩物質去哪裡了?

是以,如果你在絕對密閉的環境中進行木材燃燒,然後測量燃燒前後所有物質(包括氣體,水蒸氣,灰燼等)的總品質,你會發現兩者基本上是相等的。

一般來說,我們知道這一點,我們知道化學反應前後的品質是線上的。

但請注意我剛才所說的"基本等價"而不是絕對的依托,因為在燃燒這種化學反應的背後有更深層次的東西。

你是什麼意思?

嚴格來說,即使木材燃燒後所有材料加起來,如果你用非常複雜的儀器測量它,你會發現總品質比以前少了一點,但差異是如此之小,以至于我們通常忽略它。

但科學是非常嚴謹的,我們需要知道這些微小的差異是什麼。

答案很簡單:我們隻收集木材燃燒後的所有材料(包括各種氣體,水,灰燼等),但燃燒過程中産生的熱量沒有收集,很難收集。

什麼是熱量?它是能量,根據愛因斯坦的相對論,品質方程E-MC2,能量和品質是等價的,能量是品質。

1斤木頭燃燒後剩下不到1兩灰,還有9兩物質去哪裡了?

其實,宇宙中更重要的東西是能量,而不是品質,品質僅僅是能量的表現,兩者可以在它們之間轉換。

這裡你應該明白為什麼木材在品質損失後燃燒一點點,損失實際上是能量,根據上面的品質能量方程,能量除以光速的平方就是品質的損失。

而木材燃燒本身釋放的能量不是很多,然後除以光速的平方,所得品質更小,很小,一般來說,完全可以忽略不計,一般儀器根本不測量這種小的差異。

這就是為什麼,一般來說,我們會說品質在化學反應之前和之後保持恒定,這是品質守恒定律。其實更準确地說,應該是能量守恒定律。

繼續閱讀