燃燒物體的重量會(huì)怎樣?
如果我燒一堆重一百公斤的木頭,我會(huì)在燃燒的木頭上掛一個(gè)大袋子。如果所有的木頭都化為灰燼,我會(huì)把從燃燒的木堆里冒出來(lái)的煙裝在這個(gè)袋子里,我會(huì)把它和煙一起
解答動(dòng)態(tài)
木材燃燒后,重量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)100公斤。事實(shí)證明,木材是由纖維素和木質(zhì)素組成的。兩者都是交聯(lián)的葡萄糖聚合物,所以燃燒的化學(xué)反應(yīng)可以很好地近似得到葡萄糖:
這意味著6個(gè)氧分子在燃燒時(shí)與一個(gè)葡萄糖分子結(jié)合。葡萄糖分子的摩爾質(zhì)量是180,六個(gè)氧分子的摩爾質(zhì)量是192。這意味著當(dāng)你燃燒180公斤葡萄糖時(shí),192公斤的氧氣參與化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生等量的二氧化碳和水蒸氣。在這個(gè)比例下,當(dāng)你燃燒100公斤的木頭時(shí),你會(huì)收集207公斤的二氧化碳和水蒸氣。
相對(duì)論的質(zhì)量損失在這里是無(wú)法測(cè)量的,但原則上,由于熱量傳遞到周圍環(huán)境中,你會(huì)損失一小部分質(zhì)量。
煙的重量是比木頭重還是輕取決于你的定義?諝庵械难鯕馀c木材中的碳結(jié)合形成二氧化碳。如果這算是煙,那么煙比木頭重,因?yàn)樗ㄑ鯕獾闹亓。如果煙霧只是你能看到的微粒物質(zhì),那么它的重量就要輕得多。
取決于你的麻袋捕捉到了什么 這是一個(gè)最終幫助消滅火的燃素理論的東西(燃燒的東西意味著釋放里面的燃素):大多數(shù)東西通過(guò)燃燒變得更輕,但有些東西變得更重!這只能通過(guò)讓一些物質(zhì)含有負(fù)質(zhì)量的燃素來(lái)解釋,幾乎所有人都同意這是愚蠢的?當(dāng)你燃燒一種金屬時(shí),你得到一種金屬氧化物。大多數(shù)金屬氧化物是不易揮發(fā)的,它們是當(dāng)你完全燃燒木材時(shí)留下的白色灰燼。金屬氧化物比你開(kāi)始使用的金屬或金屬離子重,因?yàn)槟闾砑恿搜鯕狻?br/> 這些灰燼實(shí)際上是制造堿液等物質(zhì)的金屬氧化物的良好來(lái)源。
碳 當(dāng)你(完全)燃燒碳?xì)浠衔飼r(shí),你會(huì)得到碳氧化物:二氧化碳和/或一氧化碳。這兩種都是氣體,不過(guò)你可以用密封袋來(lái)捕獲它們。如果你的火沒(méi)有被封閉起來(lái),你的木煙中也會(huì)含有各種揮發(fā)性碳?xì)浠衔铮ㄓ捎跓峤猓@些碳?xì)浠衔锶匀桓街谔忌稀?br/> 如果你的火沒(méi)有完全燃燒,你也會(huì)留下“黑灰”,實(shí)際上只是木炭,或者大部分是純碳。
再次,如果所有的東西都被完全燃燒,那么產(chǎn)生的產(chǎn)物會(huì)比原料重,但是你能捕獲它們嗎?
1木材還含有氫、氧、氮和(少量)其他各種(非金屬)元素。當(dāng)燃燒時(shí),它會(huì)變成水(蒸氣)、游離氮和其他各種氣體。水很容易被捕獲。其他氣體會(huì)更硬。所有這些都比它們的原材料重或與原材料的重量相同。
結(jié)果 如果你能捕捉到所有東西,你當(dāng)然可以測(cè)量出袋子里的東西現(xiàn)在比你燒的木頭重。這是合乎邏輯的,因?yàn)楝F(xiàn)在袋子里裝的是木頭加上你用來(lái)燃燒木頭的空氣中的所有氧氣。
如果你不能捕獲所有的氣體,答案將取決于你燃燒的是什么。對(duì)于大多數(shù)材料(如木材),你包里的東西會(huì)比原材料輕。對(duì)于金屬,情況正好相反。任何材料的答案都取決于可捕集材料和不可捕集材料的比例,以及可捕集材料按重量與它們結(jié)合的氧氣量。事實(shí)是:對(duì)于木材,這稱為“灰分含量”;。對(duì)于木材來(lái)說(shuō),這通常是0.1%到0.2%。
As$E=mc^2$,化學(xué)反應(yīng)所涉及的能量太小,無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室外測(cè)量。由于能量的釋放,你會(huì)損失一點(diǎn)點(diǎn)的質(zhì)量能量,但這比你沒(méi)能弄到秤上的一點(diǎn)灰塵,或者你在袋子上留下的一個(gè)指紋都要少。
其他的答案集中在燃燒產(chǎn)物的質(zhì)量和氧氣的質(zhì)量上。我不想在這些答案中提及另一部分。我也很簡(jiǎn)單,所以,熊請(qǐng)記住,這不是一個(gè)化學(xué)或物理畢業(yè)生會(huì)怎么形容它。我忽略了真正微小的影響,只有在學(xué)位水平和更高的注意,是有點(diǎn)簡(jiǎn)單化。我想從這個(gè)問(wèn)題來(lái)看,更簡(jiǎn)單的才是我們想要的。請(qǐng)記住,當(dāng)你閱讀…..
E=mc2是一個(gè)表示物質(zhì)能量等價(jià)的方程。在你描述的情況下,你試圖用它作為一個(gè)關(guān)于物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量的方程式,從而推測(cè)一些質(zhì)量是如何從你的燃燒產(chǎn)物袋中“丟失”的。
一般來(lái)說(shuō),化學(xué)過(guò)程,如反應(yīng)和燃燒(燃燒),物理狀態(tài)的變化(沸騰/蒸發(fā)),不涉及物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)換。簡(jiǎn)單地說(shuō),由于其他化學(xué)物質(zhì)或物理?xiàng)l件的存在,化學(xué)鍵正在被重新配置;瘜W(xué)鍵通常涉及原子的外層電子及其與其他原子的鍵。
如果能量上有利于不同的布局(構(gòu)型/鍵),并且可以實(shí)現(xiàn),那么現(xiàn)有的構(gòu)型將改變?yōu)樗。由此產(chǎn)生的鍵可能需要較少的能量,在這種情況下,反應(yīng)會(huì)釋放熱量(例如燃燒過(guò)程,或者更普遍的放熱過(guò)程-釋放熱量的過(guò)程)。
但這種熱量不是通過(guò)將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量獲得的。它已經(jīng)是能量,以高能化學(xué)鍵(一種“勢(shì)能”)的形式儲(chǔ)存起來(lái),變成了低能化學(xué)鍵,而“多余”的能量被釋放為熱能(一種“動(dòng)能”)。
如果有幫助的話,也可以想象一堆高高的磚。當(dāng)它倒下時(shí),書是靜止的,但現(xiàn)在移動(dòng)很快(動(dòng)能)。但這種速度不是憑空產(chǎn)生的,也不是通過(guò)將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量而產(chǎn)生的。它最初是能量——磚塊在地球引力場(chǎng)中的位置更高,這也是一種勢(shì)能形式。磚塊的情況是,它們較高位置的勢(shì)能現(xiàn)在是低能量位置使它們失去了勢(shì)能,而它們失去的勢(shì)能,轉(zhuǎn)化為動(dòng)能-速度。同樣地,在燃燒過(guò)程中,化學(xué)鍵從高勢(shì)能態(tài)轉(zhuǎn)移到低勢(shì)能態(tài)。它們失去的勢(shì)能,以熱能的形式轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,這一次,
(我們可以在書中的例子中更進(jìn)一步——當(dāng)書降落在地面上時(shí),它們的動(dòng)能以摩擦和振動(dòng)(地面和空氣的)的形式消散,這兩者最終都以非常低的熱量結(jié)束。最終,房間變得更加溫暖了!但它的能量變化形式,而不是物質(zhì)變?yōu)槟芰浚?br/>來(lái)自18世紀(jì)的米哈伊爾·羅蒙諾索夫(Mikhail Lomonosov)。
在化學(xué)(燃燒幾乎是一種化學(xué))中的質(zhì)量被認(rèn)為是守恒性質(zhì)。
(它也是化學(xué)之外的守恒性質(zhì),但是化學(xué)家們有權(quán)不去處理所使用或產(chǎn)生的熱能,因?yàn)樗诨瘜W(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量可以忽略不計(jì)。)
如果你有一個(gè)裝有木材和燃燒所需的所有空氣(或氧氣)的封閉(耐熱)容器,容器的質(zhì)量不會(huì)因燃燒木材而改變。
大多數(shù)人忽略了什么這些考慮是氣體有質(zhì)量。正常情況下,一立方米的空氣相當(dāng)于1.2千克,與一立方米的木頭(600千克)相比,這并不算多,但仍然很重要- End
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