大家好,我是讯享网,大家多多关注。
一斤盐溶于一斤水,重量不变。其实可以很简单,就是重量不变,因为质量守恒。实际上,考虑到各种各样的干扰因素,这可能很复杂。为什么这么说?
如果我们真的做这个实验,真的把一磅盐溶解在一磅水中,我们会遇到的第一个问题就是盐的溶解度存在。一磅水只能溶解一部分盐,其余的不能。(比如温度为20摄氏度时,食盐的主要成分氯化钠36g可以完全溶解在100g水中。)
其次,如果我们对结果进行权衡,假设测量设备足够理想,可以测量出一点微小的变化,那么测出来的结果一定不是2 kg。这是因为外界的温度、湿度等因素都会影响重量的测量。
质能等价
但是要完全理解这个问题,我们需要引入一个物理理论,这个理论叫做质能等效。听起来很奇怪,但是你很熟悉。如果要问物理学领域最著名的公式,那一定是质能方程E = MC ^ 2。(这里E指能量,M指质量。)
很多人喜欢用这个方程来解释核弹爆炸前后的情况,仿佛质量能量方程就是核弹制造的原理。但实际上,这是不准确的。准确的说,原子弹的原理是核裂变,氢弹的原理是核聚变。能量方程只能计算核弹的爆炸威力。
关于这个解释,很多人普遍是这样认为的:核弹爆炸前后,质量减小,质量转化为能量释放出来。但在这里,这个概念是有问题的。
其实质能方程描述的是等价关系,不是变换关系。科学家很喜欢统一。爱因斯坦用质能方程统一了质量和能量。可以用质量等价描述的是,质量和能量其实是一回事。质中有能,能中有质。所以,如果你有一个理想的仪器,把核弹释放的能量收集起来,然后称重,你会发现应该正好等于反应前后损失的质量。所以质量和能量守恒是对的,这就使得质量和能量守恒是对的。一个系统应该同时遵守这三个守恒定律。
封闭系统
知道了质能方程,我们再来看这个问题。假设我们有一个理想的实验条件,把水倒进盐里,保证整个系统在整个过程中不与外界发生任何物质交换和能量交换。这意味着整个过程没有质量损失,所以最后的结果是两斤。这里需要强调的是,在封闭系统中进行实验,可以保证实验前后的质量没有丝毫变化,包括溶解过程中可能释放的热量不会扩散到系统之外。
非封闭系统
但是,总的来说,我们遇到的不是一个封闭系统,或者应该说,做不到是封闭系统的实验条件。此时系统很容易受到外界因素的干扰。我们举个例子。如果我们实验的其他条件都一样,如果你在15度的室温下实验,在40度的室温下实验,最后测得的结果会不一样。这是因为温度对系统的影响很大。热传递会改变系统的质量,也会增加或减少水蒸气蒸发的速率。
在15度的环境中,水温(假设水温为20度)高于室温,会散热,但同时水蒸气蒸发缓慢;在40度的环境中,当水温低于室温时,水会从外界吸收热量,但同时水蒸气的蒸发速度比15度要快。如上所述,质量和能量是同一个东西,所以我们很难测量它们是更大还是更小。但大概率是40度的质量会更小,因为吸收的能量对应的质量应该远大于蒸发量。
总结
根据质量守恒定律,在理想条件下(也就是不考虑外界干扰因素的情况下),将1公斤水溶解在1公斤盐中的结果是2公斤,也就是1+1=2。
根据质量和能量的等效,我们知道质量和能量是一回事,质量中有能量,有能力,有质量。所以,只要整个系统与外界有物质和能量的交换,质量和能量就会发生变化。在实际条件下,干扰系统的因素太多,这些因素会造成系统与外界的物质和能量交换。所以很难确定溶解1公斤水和1公斤盐的结果,可能高于2公斤,也可能低于2公斤,这完全与外界干扰因素对系统的影响有关。
本文来自网络,若有侵权,请联系删除,如若转载,请注明出处:https://51itzy.com/23908.html