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岩石上能放煤炭嗎

圖文 更新时间:2024-09-18 16:48:54

岩石上能放煤炭嗎?質量守恒是我們中學時候就學過的一個著名定律,在教科書上大家都明白是怎麼回事,但在生活中往往有很多因素擾亂我們的視線,比如話題中那十斤煤燃燒後隻剩下一斤灰就是一個迷惑了很多人的話題,質量在哪裡守恒了,那9斤東西去哪了?,接下來我們就來聊聊關于岩石上能放煤炭嗎?以下内容大家不妨參考一二希望能幫到您!

岩石上能放煤炭嗎(物質不會消失對嗎)1

岩石上能放煤炭嗎

質量守恒是我們中學時候就學過的一個著名定律,在教科書上大家都明白是怎麼回事,但在生活中往往有很多因素擾亂我們的視線,比如話題中那十斤煤燃燒後隻剩下一斤灰就是一個迷惑了很多人的話題,質量在哪裡守恒了,那9斤東西去哪了?

一、煤炭的成分與燃燒過程

要了解煤缺失的質量去哪了,我們必須來了解下煤炭的成分:

煤是古代的植物因地質變遷大規模埋藏于地下經過一系列生物化學和物理變化形成黑色固體可燃性物質!

煤的主要成分是碳,其他還有氫以及氧、氮與硫等,另外還有極少量的磷、氟、氯和砷等元素,碳、氫、氧是煤炭中的主要成分,占95%以上!煤化程度越高,碳的含量也越高,煤炭的質量也越好!

上圖是一份煤炭的工業指标分析表,主要表現的是其發熱量以及灰分與水分等燃燒相關的指标,其他成分并沒有表現,煤炭在燃燒過程中,理論上大部分物質都可以轉換為氣體,比如碳燃燒成二氧化碳,氮變成二氧化氮或者其他氮氧化物,硫則成為二氧化硫!但這隻是理論上的反應方式而已,而煤炭中仍然存在大量的其他成分,比如礦物質,或者煤矸石與泥土等,這些都是煤炭灰分的主要成分!

C O2=(點燃)CO2↑

2C O2=(高溫)2CO↑(不完全燃燒時發生)

2H2 O2=(點燃)H2O

S O2=(點燃)SO2

CO2 C=(高溫)2CO↑

2CO O2=(點燃)2CO2↑

H2O C=(高溫)CO↑ H2↑

上述是煤炭燃燒時的化學反應過程,理論上這些都是氣體,因為水會在高溫下蒸發成水蒸氣,通過熾熱煤炭層時換被還原成一氧化碳 氫氣,然後再與氧氣反應成二氧化碳和水!

二、煤炭中的灰分

所謂的灰分就是煤炭完全燃燒後剩下的灰渣,一般煤的灰分比例從10%-40%不等,甚至可能更高!一般5000kcal/千克的煤灰分比例在20%左右!灰分的比例在一定程度上反映出煤炭的質量,但灰分和熱值并沒有直接關系,灰分的去處有幾處:

1、從爐膛以爐渣的方式冷卻後排出

2、随煙氣從煙囪以飛灰的方式排出

灰分排放比例的話跟鍋爐的比例有差别,一般大型熱電廠的煤粉爐,90%都以飛灰的形式排出,10%則是爐渣!

一般環保鍋爐都會有一個飛灰與脫硫處理,否則這個對大氣的污染是非常嚴重的,京津冀地區取消不環保燃煤鍋爐減少大氣污染的政策無疑對改善大氣質量有極大的幫助!

三、煤炭燃燒前後質量真的守恒嗎?

我們前面廢話了那麼多,要說明的就是煤炭燃燒前後質量是守恒的,但事實上并非真正守恒,隻是從一般意義上來衡量守恒而已,因為差異極小,是可以忽略的範圍!

科技發展進入到原子核的時代,我們要以新的眼光來看質量守恒,因為它已經被質能守恒所涵蓋,從廣義上來說,化學變化也是一種能量釋放,而根據質能守恒的方式來衡量,能量發生變化其質量必定會發生變化!因為化學變化盡管沒有改變原子的性質,但核外電子重新分布了,它們的能級發生了變化,這意味這質量改變了!那麼這個比例大概是多少呢?我們來做個簡單計算,看看一噸煤徹底燃燒後會少多少質量!

1千克标準煤炭的熱值:29306焦耳,一噸為:29270000焦耳。

根據E=MC^2,那麼M=E/C^2

即:3.26×10^-7克

這僅僅是一個可計算值,以現代科技任何一種的衡器都無法測量這個質量虧損,因為它實在是太小了!

現在我們可以回答标題所提出的問題了,十斤煤中大概會有2-3斤灰分,剩下的七八斤質量已經耗散在大氣層中了,另外大概有極小一部分已經轉換成了能量,而這些能量讓我們增加了我們這個世界的無序性,也就是熵增加了!我們所有的活動最終表現都會增加熵,即使可以在局部改變為熵減,但最終它還是增加的!

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