分享

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

 扬眉剑客 2024-05-27 发布于山东

导语

“一斤盐溶入一斤水能不能得到两斤?”
从小就听说“质量守恒定律”这门自然界的基本定律,一直以为这种想法只是在试验室里有什么不寻常的现象,而其他情况也不是不服从这个定律,却没想到在家庭用水中这一想法居然是不对的。
然而当二者一比,一斤盐溶入一斤水体积并没有达到两斤的质量。
这是为什么呢?

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

一、一斤盐放入一斤水。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

一斤盐溶入一斤水能不能得到两斤?
这个实验是真真的可以在家里进行的,不过要做的是将一斤盐放入一斤水中,而不是放入两斤。
因为水的密度约为1000千克每立方米,而一斤则是0.5千克,所以一斤水所占的体积约为0.5升,这也相当于0.5千克,为了凑成1千克,一斤水就需要占1升的体积。
所以一斤盐溶入一斤水就相当于使用0.52的盐溶入12的水中。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

在这个实验中,最重要的是要掌握食盐的溶解度。
食盐在20℃的情况下,溶解在100毫升的水中最多有36克,如果20℃的水已经装满了1公斤的容器,那么相当于100千克的水,在这种情况下食盐只能溶解360克。
这也说明根据按质计酬的原则,肯定会有一部分食盐没法溶解。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

但是反过来算,如果食盐没有达到360克又将其添加入到1千克的水中,那么相反肯定还可以加入一些食盐,那有没有可能得到两斤?
实验显示,1斤食盐加入1斤水肯定不会得到两斤的质量,所以这是为什么?

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

二、质量守恒定律。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

质量守恒定律是由拉瓦锡通过“永动第一号”在观察东约教室的天平得到的开启谜底:魔术师的体重在上升。
伽利略也曾在学术论文中提到一句“自然从来不会偏离道路”。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

后来冯.阿基米德分别在1748年和1786年的学术论文中分别提出了“从静到动”的原理以及“气体中的密度不会变”。
直到大爆炸从实验落地,与此同时也诞生了爱因斯坦,他得到了“一切质量的总和都等于大爆炸时的余量”这样的卓越判断。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

这就是质量守恒定律,这也是它在自然界扮演的最基本的角色。
因此,当爱因斯坦的思维深入其中,他就提出了这样一个公式:ΔM=ΔE/c^2。
这就是说,质量和能量可以互相转化,并且其转化关系也不是一般的简单,可以通过他提出的公式来推算出来。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

质量守恒定律可以说是所有自然界奇迹的根本原因,在爱因斯坦的相对论中,质量不再被分割为独立存在的部分,而是作为能量的一种表现。
这就达到了标准,只要能量守恒定律没有被打破,那么质量守恒定律也就得到了保证。
质量和能量是有等效关的,它们具备相互转化的特性。

三、1斤盐溶入1斤水。

在这个实验中,假设1公斤的盐溶入已经装满1公斤的水中这种实验条件是完全不现实的。
这是因为在1公斤的水中添加360克食盐,这种情况下也是无法解释的。
当水温超过100℃的时候,水蒸气会带走一定的食盐,这样也无法解释。
而且在1公斤的水中添加360克食盐,根据稀溶体系来看,水中的浓度极其的高,这就会引起有些分子间的吸附和背离,这样就能凑明儿食盐的浓度大于360克了,这也违反了稀溶体系的建立,所以不管是炽热的水蒸气引燃还是无法解释的高浓度的食盐,都无法达到1公斤的食盐溶入1公斤的水。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

所以就可以得到结论:1斤食盐加入1斤水并不会得到两斤总重。
因为还有一个重要的因素:温度。
在1公斤的水中添加完360克的食盐之后,还会剩下一些食盐,只有等到食盐完全溶解了,才能得到食盐溶入水中的质量以及浓度。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

还记得刚才说过,当水温超过100℃的时候,会带走一定的食盐,所以不同的温度下,水的蒸发也是不一样的。
当水的温度不断升高,在温度超过100℃的时候,水的能量都会用于分子间大量的运动,所以水分形成了气态水蒸气,当水蒸气散发在空气中,就能看到有水汽,所以就能了解到水中的分子都是以气态的方式存在的。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

总结来说:温度高,水蒸气多。
在这个实验中,由于温度的升高,水蒸气的数量也会不断增大,这就能导致环境中的热能不断的流失,从而导致测得的重量大不如所料。
所以在做这个实验的时候,一定要保证实验条件的环境,这样就能减小误差。

结语

爱因斯坦说:“质量就是能量,能量就是质量。”
而根据科学家在研究中得出结论:质子的质量是由夸克结合能来决定的。

因为夸克结合能是能量,这就可以知道,质子的质量就是能量。
这就能充分说明:质子的质量和夸克结合能是“等价的”这样的关系,正是爱因斯坦提出的有关于质量和能量的“等价”的思想在微观领域有着广泛的应用。

一斤盐放入一斤水中,为何得不到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量

在做实验的时候,就一定要保证实验的环境,这就能减小误差,以获得准确的实验结果,但是如果温度的差异对实验结果的影响不大的话,那么就不用太担心。

但是如果温度差异大的话,那就能导致能量的变化,即使质量总和并没有超过,但是实验的测量结果就是不准确,这就无法解释。
在实验中,只有理解比谨慎更重要,正是因为科学家有着这样严谨的态度和深刻的理解,才能揭示出自然规律的秘密。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多