一斤盐溶于一斤水中质量是两斤吗

一斤盐溶解于1斤水,重量到底变不变,其实可以很简单,那就是重量不变,因为质量守恒 。其实也可以很复杂,把各种干扰因素都考虑进来 。为什么这么说呢?

一斤盐溶于一斤水中质量是两斤吗

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我们如果真的去做这个实验,真的把一斤盐溶于一斤水,首先会遇到的问题是,盐的溶解度存在,一斤水只能溶解一部分的盐,其余的盐并不能溶解 。(比如,在温度为20摄氏度时,食盐的主要成分氯化钠36g可以完全溶解于100g 水中 。)
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其次,如果我们去称量结果,假设测量设备足够理想,可以测到微乎其微的变化,那测出来的结果一定不是2斤 。这是因为外界的温度,湿度等因素都会影响到重量的测量 。
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【一斤盐溶于一斤水中质量是两斤吗】质能等价
不过要完全搞清楚这个问题,我们需要引入一个物理理论,这个理论叫做质能等价,听起来很陌生,但是你对它却十分熟悉 。如果要问在物理学领域最有名的公式,那一定就是质能方程E=mc^2 。(在这里E是指能量,m是指质量 。)
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很多人喜欢把这个方程用在核弹爆炸前后的解释,似乎质能方程就是核弹制造原理一样 。但事实上,这样说是不准确的 。准确来说,原子弹的原理是核裂变,氢弹的原理这是核聚变 。质能方程只是可以计算出核弹的爆炸威力 。
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关于这方面的解释,很多人一般是这么认为的:核弹爆炸前后,有质量减少,质量转化为了能量释放出来 。但这里要说,这个观念是有问题的 。
实际上,质能方程是描述等价关系,而不是转化关系 。科学家是很喜欢统一的,爱因斯坦利用质能方程来统一质量和能量 。质能等价描述的是质量和能量其实是一个东西,质量里还有能量,能量里还有质量 。所以,核弹释放出来的那部分能量,如果你有一个理想的仪器把它们收集起来,然后称量一下,你就会发现,它应该恰好等于反应前后损失的质量 。也因此,质量守恒是正确的,能量守恒也是正确的,才使得质能守恒是对的 。一个系统应该同时遵守这三个守恒 。
封闭系统
知道了质能方程,我们再来看看这个问题 。假设我们有个理想的实验条件,把水倒入到食盐当中,并且可以确保整个过程中,整个系统不和外界有任何的物质交换和能量交换 。这就意味着整个过程没有任何的质量损失,因此,最后的结果就是两斤 。这里要多强调一句,这里指的是在一个封闭系统当中做实验,才能确保前后质量完全没有发生变化,其中也包括溶解过程中可能放出的热不扩散到系统外 。
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非封闭系统
但是,一般情况下,我们所遇到的并非是封闭的系统的,或者我们应该说做不到是封闭系统的实验条件 。这时候,系统就很容易受到外界的因素的干扰 。我们举个例子,如果我们的实验条件其他条件都一致的情况下,你在室温是15度的环境下做实验,和在室温是40度的环境下做实验,那最终测到的结果是不同的 。这是因为温度对于系统的影响很大,热传递会使得系统的质量发生变化,也会提升或者降低水汽蒸发的速率 。
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