質量守恒
關于“一斤鹽放進一斤水,最終的質量是幾多”的問題,我們至少要做幾個根基的假設:
在操作過程中沒有任何的水和鹽的散掉;整個系統是抱負系統,系統與外界沒有任何物質和能量的互換。若是,基于這兩點,那么最終的質量是不會變的。而原因也很簡單,那就是質量守恒心猿意馬律。放鹽之前,是一斤水+一斤鹽,而放完鹽之后,素質上仍是一斤水+一斤鹽,所有放鹽前后并沒有任何質量的轉變。
消融度問題有人可能會提到消融度的問題,事實上,當一斤鹽放入一斤水傍邊,只有一部門的鹽消融,在室溫20℃時,大要100克水最多能消融36克的氯化鈉(食鹽的本家兒要當作分),那么一斤水能消融180克鹽(1斤=500克),所以整個系統中會剩下320克鹽以及680克的食鹽水,成果仍是1000克,也就是兩斤。
若是室溫是轉變的
上文的講述是基于“整個系統外界沒有任何的物質和能量互換”,也就解除了室溫對于系統的影響。那么室溫真的會對整個系統造當作影響么?
謎底很顯然是會的,只不外影響會乎其微。整個影響大要有多小呢?根基上是在小數點后10幾位的影響。
質量和能量良多人都有一個誤區,那就是狹義相對論中的質能方程的相關理論,其實也就是大師熟悉的E=mc^2,是用在核反映中的。這個不雅念是對于質能方程以及核彈道理的曲解。質能方程是1905年由愛因斯坦提出來,而核彈道理則要比及1938年才由幾位科學家頒發出來,核彈的道理要么是核聚變要么是核裂變,而非質能方程。
現實上,質能方程具有普適性的,它會呈現在方方面面。那這里就涉及到了,這個理論到底說了什么?
這就又涉及到了良多人對于質能方程的曲解,最常看到的描述是“質量轉化為能量”。這曲解了愛因斯坦的本意,他想表述的其實是質量和能量其實是一回事,是一個物質的兩個面,質量里有能量,能量里有質量。(若是你對這一點有質疑,不妨翻一翻愛因斯坦昔時頒發的論文,或者找幾本大學教材來看看就能很清晰地領會到這一點。)
為了讓你更能理解這個公式的意義,我們可以來做一個比方。若是你有一份資產,你可以讓它兌換當作人平易近幣,你也可以把它兌換當作美金。這里人平易近幣就比如質量,美金就比如能量,他們之間是可以直接等價的,而匯率就是它們的等價關系。質量和能量的匯率就是c^2,所以才會有E=mc^2。
還拿上文中的核彈說事,核彈爆炸不是“質量轉化為能量”,素質上是核彈爆炸損掉了靜止質量,這部門質量以與其等價的能量標的目的外擴散了。若是我們把這部門能量收集起來稱重,它其實也是有質量的。
那這和食鹽消融水有什么關系呢?
試想一下,若是外界溫度是100度,而整個系統是20度的,若是和外界是隔離的還好,但若是是不隔離的,有能量互換的,之后室溫就會影響系統的溫度,使得整個系統的溫度上升,也就是說,系統接收了良多外界的能量,經由過程質能等價關系,我們就很輕易獲得這么一個成果:
外界溫度大于系統溫度,那么質量就上升了。同樣的事理,若是外界的溫度是低于整個系統的溫度,好比,外界溫度是地下30度,而系統溫度仍是20度,那么系統其實會不竭地標的目的外輻射能量,也就是損掉了能量,按照質量等價關系,我們就很輕易獲得這么一個成果:
外界溫度小于系統溫度,那么質量就下降了。
是以,這里我們要深刻理解質量和能量的關系,之所以我們日常平凡無法理解這個不雅念,是因為它在宏不雅低速的宿世界中表現出來的差別極其小,究竟結果有m=E/c^2,任何的能量轉變都要除以一個c^2,這可是要除以9*10^16,所以表現在質量的差別經常比我們利用的儀器誤差還要小的,所以,我們底子感觸感染不到。
物理學家是很喜好玩“同一”的,他們有個大大胡想是大一統理論,把所有的理論用一個理論同一起來。而在物理學史上能躋身其三的科學家都實現了部門同一,
牛頓同一了天上和地下的物理學紀律,讓我們知道天上和地下用的是一套理論;
麥克斯韋同一了“電”和“磁”,讓我們知道電和磁是一回事;
愛因斯坦同一了“時候”和“空間”,讓我們知道時候和空間并立起來考慮,用時空這個詞來取代,同時,愛因斯坦還同一了“質量”和“能量”,讓我們知道質量和能量其實是一回事。
現實上,對于質量的理解在粒子物理學尺度模子又發生了一系列的轉變,但這并不影響質能等價,它反卻是對于質能等價的進一步運用。
總結
最后,我們來總結一下,
若是系統和外界沒有任何物質和能量的互換,那么按照質量守恒,質量不會發生改變;(消融度問題并不會對系統前后質量造當作影響。)若是外界和系統有物質和能量的互換,若是外界的溫度大于系統溫度,那么系統的質量會增添。若是外界和系統有物質和能量的互換,若是外界的溫度小于系統溫度,那么系統的質量會減小。
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