为何一斤盐溶于一斤水,很难得到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量


为何一斤盐溶于一斤水,很难得到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量


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为何一斤盐溶于一斤水,很难得到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量


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为何一斤盐溶于一斤水,很难得到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量


如果将一斤水加到一斤盐中 , 我们得到的总重是多少?

有人说是两斤 , 有人说比两斤多 , 还有人说比两斤少 , 总之一时间争论不休 。
于是大家纷纷做实验想要得到答案 , 其中一个实验由于设备有限 , 只能将一杯50克的水放到50克的盐中 , 结果你猜怎么着?得到的总重竟然是101克 。
接下来咱们就来了解一下 , 为何一斤盐溶于一斤水 , 很难得到两斤总重?如果用爱因斯坦的话来回答 , 那就是质量即能量 。

【为何一斤盐溶于一斤水,很难得到两斤总重?爱因斯坦:质量即能量】质量守恒定律
从化学反应上看
咱们都知道 , 当物质发生化学反应时 , 会遵守一个规律 , 那就是质量守恒定律 。
也就是说 , 如果将一斤水放到一斤盐中 , 我们得到的总重量就应该是两斤 。
但是很显然 , 我们通过实验 , 似乎可以否定这一结论 , 难道质量守恒是错的吗?
关于这一定律 , 最初的发现者是俄国科学家罗蒙诺索夫 , 他在1756年 , 将锡放在密闭的容器中燃烧 , 随后对容器和容物内的物质的总质量进行观测 。

罗蒙诺索夫
结果发现 , 得到的质量和燃烧前并没有发生变化 , 后经过反复实验 , 得到的都是一样的结果 , 于是他认为在化学变化中 , 物质的质量是守恒的 。
后来经过其他科学家反复实验 , 得到的都是一样的答案 , 但是当时有人提出 , 在之前的实验中 , 测量的工具和技术都很落后 , 因此肯定存在误差 。
爱因斯坦的质能方程
随后爱因斯坦又提出狭义相对论 , 并给出了质能关系公式(E=mc2) , 其中E是能量 , m是质量 , c是光速 。

爱因斯坦和质能方程
在他看来 , 孤立的系统中 , 物质可以转化为辐射能 , 而辐射能也可以转变为物质 , 在这个过程中 , 物质的状态可以发生变化 , 但是不代表消失了 。
也就是说 , 所有粒子的相对论动能与静能之和 , 可以在相互作用的过程中 , 保持不变 。
很多科学家基于这一问题进行研究 , 结果发现 , 很多重元素的原子核都不稳定 , 它们会发生衰变过程 。

元素
在自然环境中 , 这些重元素会衰变成比自己轻的元素 , 由此循环 , 直到衰变为稳定的铅元素 。
而科学家还发现 , 不管是经历α衰变还是β衰变 , 产生的物质质量会比衰变前的物质略微少一些 。
这显然和科学家最初认定的质量守恒 , 出现了偏差 。
如果用爱因斯坦的质能方程来解释 , 即便该物质的粒子种类和数量没有发生变化 , 但是当它进行化学反应时 , 就会释放和吸收热量 。

元素衰变
这些释放出的热量 , 就是来自分子或原子间化学键储存的能量 。
而得到的热量 , 最终也会储存在化学键中 。
于是在二十世纪初 , 科学家再次进行实验 , 当时的精密测量技术已经得到高度发展 。
他们发现原子核裂变可以产生巨大的能量 , 于是科学家将1 000克硝化甘油爆炸之后 , 得到的能量为8.0×10^6 J 。
如果用质能关系公式计算 , 那么产生的能量质量应该是8.9×10^-8 g 。

原子核裂变
那么这样来看 , 该物质在前后发生变化后 , 其产生的质量差几乎可以忽略不计 , 即便是用现在的实验技术 , 也很难测算出来 。
所以在经过这些实验验证后 , 人们才将原本的质量守恒和能量守恒 , 合并在一起 , 形成了质能守恒定律 。

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