能量守恒定律演示实验(你可能错误理解了质量守恒定律)
初中化学课上学过质量守恒定律,化学反应中反应物的质量等于生成物的质量。这条定律根深蒂固,近日我发现了一些科普人也错误理解了质量守恒定律。严格的讲,化学反应前后,反应物和生成物的质量会稍有不同。
中学阶段也学过E=mc²,是在学习核反应的时候接触到的。核反应或粒子衰变过程中会有质量损失,反应前后质量不一样,亏损的质量以能量的形式释放了出来,并且满足E=mc²。核反应不属于化学反应,很多人就误以为E=mc²不适用于化学反应过程。E=mc²有多种方法可以推导出来,它的推导过程并未局限于核反应或粒子衰变,故任何涉及能量转化或转移的过程,都对应着质量的改变。
质能方程
推导
化学反应前后原子数虽不变电子却要重新分布,电子的重新分布就意味着能量的改变。质量守恒只是中学认识阶段上的近似守恒,氢和氧反应生成水的过程要释放热量,既然有能量释放,根据E=mc²,生成物的质量就要比反应物的质量少一点点,那一点点正好和E=mc²吻合。
我清楚的记得我学习相对论的时候做过一道练习题,告诉你标准煤的燃烧值,计算一吨标准煤和氧气完全反应后损失的质量。这个损失的质量就是要用E=mc²计算出来。因为光速很大,化学反应损失的质量很小,故中学化学阶段粗略的认为质量守恒。
同样,太阳照射到物体上使物体的温度升高,物体就会获得能量,物体的能量增加了它的质量也会跟着增加。地球上的植物依靠阳光、空气、水进行光合作用时增加了化学能,这就意味着光合作用为地球增加了质量。
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