這其中的玄機你絕對想不到!我想,在溫度恒定的環境下,一斤水 一斤水會得到兩斤水,這一點應該沒人會有疑問吧?如果有問題,我能想要的就是你的秤應該是壞了!既然水加水能得到2斤水,那為何一斤水加一斤鹽專家會認為絕不可能得到2斤鹽水呢?難道說是因為“固體”狀的食用鹽在水中溶解消失後,讓一些人産生了錯覺?
直觀看上去,就像鹽憑空消失了似的,質量在這一過程中真的消失了嗎?如果這個實驗的是在絕熱、密閉的容器中進行的,毋庸置疑的是無論将它放置在哪,它的重量都不可能會發生變化。舉個例子,比方說,室溫、水與鹽都恒定在20℃這一前提下,一斤鹽放入入一斤水的容器後,最終會得到2斤鹽水。不過,這個時候,約有320克的鹽會因無法溶解沉澱在水底。
初中的時候,大家應該就見過溶解度這個詞,書中給出的定義是:在一定溫度下,某固态物質在100g溶劑裡,在達到飽和狀态時所溶解的質量。看到這段文字,你可能會覺得有些拗口,簡單來說,你可以将溶劑看作是人的胃,将溶質看作食物。這時候就很好理解了它的定義了,或者說,由于胃口有限,人類無法無限地吃東西,一旦人吃飽後,短時間内他就不再需要繼續吃下去,那麼,這和質量守恒有什麼關系呢?
20世紀以前,以牛頓為首的科學家們,普遍覺得,質量和能量之間不存在特殊關系,它們應該是2種毫不相關的量,然而事實并非如此,比如說水,它就不可能無限制地溶解鹽,抵達一定程度後,它就會停止溶解;關于這一點我們不妨想象一下,你有一把“無比神奇”的大剪刀,随便拿個東西,将其一分二、二分四、如此下去,最後你會發現,即便你想破腦袋也無法繼續分割,起初,科學家認為這種不可分割的粒子是原子,直到高能對撞機的出現,科學家們才看清原來這是61種比原子更小的基礎粒子。既然如此,我們要如何用質量與能量的關系來看待一斤鹽放入一斤水後的鹽水重量?
如果這個實驗是在普通的開口燒杯中進行的,假設環境的溫度約為30℃,而燒杯中鹽水混合物的溫度約為20℃的話。此時,環境溫度就會影響到鹽水,鹽水在這個時候,會吸收能量從而使得自己的溫度和環境達處于平衡狀态。與此同時,鹽水就像是從環境中偷取了一部分“質量”,如果說你能夠用十分精細的稱去測量,你會發現它的質量絕對大于2斤;反之,如果說實驗所處的環境溫度低于鹽的水溫度,那麼,鹽水就會主動釋放出一部分能量,從而和環境溫度達到平衡狀态。顯然,這時鹽水的一部分質量逃逸到了環境中,此時它的質量絕對會小于2斤。
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