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( 二 )


但是如果要用这一定律来看盐溶于水后的总重变化 , 似乎并不太准确 。
盐溶于水的质能变化
一般来说 , 爱因斯坦的质能方程主要是用于解释核变反应中的质量亏损和计算高能物理中粒子的能量 。

原子弹爆炸
因此一般只有核裂变、核聚变和正反物质的湮灭 , 才会用到这个公式 。
现在用于解释盐溶于水的问题 , 得到的能量变化可能会更小 。
但是一定要说 , 也不是不行 。
溶解过程有条件
我们需要先明确一点 , 在进行实验的过程中 , 实验结果会受到多方面因素的影响 。
如果溶解时的温度、压强和溶剂的种类都会产生不同的结果 。

盐和水
不同溶剂会得到不同结果
我们知道 , 盐的种类有很多 , 其中大部分在溶于水的过程中都会释放出热量 , 这种热量就会以电磁波的形式辐射出去 。
也就是说 , 在这个过程中 , 当盐的能量下降后 , 盐与水混合的总质量就会降低 , 于是我们就会得到1+1的结果 。
但是还有一些盐 , 它们在溶于水的过程中 , 会吸收热量 , 比如氯化铵 , 于是我们最后得到的总重量 , 就会呈现1+1>2的结果 。

氯化铵
比方说 , 我们在实验中一般用到的就是食盐 , 也就是氯化钠 。
在常温常压下100克水只能溶解35.9克的盐 , 而一斤水是500克 , 所以最终能够溶于水的盐是3.59两 , 而剩余的部分就会沉入杯底 。
也就是说 , 其中有3.59两的盐 , 会在溶解的过程中吸收热量 , 于是此时这部分的质量其实已经增加了 。
而没有发生反应的6.41两 , 就不会发生反应 , 所以质量不会变 , 那么最后我们得到的总重 , 就会增加 。

不同盐的溶解度
而如果采用的是硝酸银 , 在常温常压下 , 100克的水可以溶解220克的硝酸银 。
也就是说 , 一斤的水完全可以将一斤硝酸银溶解 , 那么在整个反应过程中 , 温度、能量和质量都不会发生变化 , 于是我们最后就会得到两斤不饱和的硝酸银溶液 。
不同环境下的实验
那么我们现在来考虑在封闭环境和非封闭环境下 , 得到的实验结果又会是什么样呢?

实验环境
我们个人一般在做这类实验的时候 , 肯定无法做到密闭的系统 , 也就是说 , 在盐溶于水的过程中 , 我们肯定会受到外界环境的干扰 。
我们日常的室温大约在30-40℃ , 此时环境中的热传递会使得系统的质量发生变化 。
此时如果采用的水温为20℃ , 那么这个温度就低于室温 , 于是水就会“不自觉”地吸收外界的能量 , 而此时水汽蒸发的速度也很快 。

水会蒸发
那如果 , 在室温15℃的情况下 , 就会出现和上面相反的情况 , 此时的室温低于水温 , 于是水就会散热 , 但此时水汽蒸发的速度也会变慢 。
在这两种情况下 , 我们很难了解到去 , 水释放和吸收的热量 , 与具体蒸发的水到底那个更多 , 所以最后得到的实验结果 , 就会出现误差 。
而如果我们拥有一个理性的实验环境 , 保证盐溶于水的过程中 , 整个系统不会和外界的物质进行能量交换 。

不同的反应过程
那么整个过程也不会有任何质量损失 , 于是一斤盐溶于一斤水时 , 就可以得到两斤的总重 。
可以不用将问题复杂化
总的来说 , 我们在讨论这个问题的时候 , 需要考虑到多方面的因素 。
像盐溶于水这样的问题 , 我们虽然可以较真的用质能守恒定律来解释 , 但是就必须加上一个前提条件:在密闭的环境下 。

盐溶水实验
当然了 , 还有人要认为 , 即便是现在的称 , 也不一定能够精确地称出物体的质量 , 因此这样的实验 , 我们普通人去做 , 难免会存在很大的bug 。
所以这就要看大家 , 最终从哪个角度去看这个问题了 。
或许你们有进行过这样的实验吗?你们得到的总重量是否等于2斤呢?可以在评论区分享一下你的结果 。

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