|
简单来说，在任何化学反应中，原子是不会消失，质量是守恒的，但这并不代表固体质量是守恒的。10吨煤经过燃烧之后，只剩大约1吨的灰，这纯属正常现象，并不意味着质量不守恒。 在3亿多年前的地球上，大量生长的蕨类植物和树木死亡之后并没有完全迅速腐烂掉。它们之中的一部分被泥沙覆盖住。经过长时间的地质作用之后，它们最终固化形成煤炭。 煤的主要成分为碳，这也是它们那么黑的原因。除此外，煤炭中还包含氢、氧、氮和硫等元素。煤的燃烧，本质上就是煤炭中的有机物与空气中的氧气发生了氧化还原反应。经过反应（燃烧）之后，碳会与氧气结合形成二氧化碳，氢会与氧气结合成水蒸气，氮会与氧气结合成气态的氮氧化物，硫会与氧气结合成气态的二氧化硫。这些气体生成之后就会进入大气中，从而使得固体质量看似变少了。 但事实上，煤和参与反应的氧气质量之和，等于最终产生的灰和气体的质量之和。在反应前后，原子种类既没有增加也没有减小，总质量是守恒的。只是因为生成了大量气体之后，固体的质量就会减少。 不过，如果要从严格意义上来说，反应后的质量总和其实会减小，因为真正守恒的是质能总和。根据爱因斯坦的质能方程：E=mc^2，能量与质量在本质上是等价的。 煤炭在燃烧过程中，会产生大量的能量。只要伴随着能量的产生，必然会有质量的损失。只是这种能量都是化学能，能量释放其实并不多，质能方程中的光速平方是一个数值极大的转换因子，这会使得质量变化极小，小到可以忽略不计，在化学变化中可以认为是守恒的。 通过计算可知，10吨煤燃烧之后释放出的能量大约为3.3×10^15焦耳。根据质能方程，燃烧10吨煤会损失掉37克的质量，所以这种质量变化很小。但要从严格意义上来说，质量并非守恒，守恒的其实是质能总和。 |
|
|
