1斤木头燃烧后只剩下不到1两的灰，还有9两多的物质哪去了？

人类认识物质燃烧的现象，可以追溯到人类的祖先－上千万年前的腊玛古猿，那个时候腊玛古猿逐渐学会了直立行走，而且活动的区域已经从丛林之上转移到了地面之上，活动区域也从森林逐渐向与草原的交界地带过渡。在腊玛古猿所栖息和活动的区域，经常会发生一些由于闪电或者自然积温而形成的森林起火现象，在腊玛古猿相较于其它陆生哺乳动物脑容量大大提升的背景之下，或许那时候人类的祖先在惊吓之余，会不由自主地对“火”这个现象进行深入思考，因此为后来人类学会利用火和保存火种奠定了坚实的基础。

燃烧所必须具备的条件

在我们可见的物质燃烧过程，都必须遵循着三个最基本的条件，即可燃物本身、助燃剂、达到燃点，这三个条件对于燃烧来说缺一不可。

• 可燃物：我们通常说的可燃物，是指在地球上能够与氧化或者其它氧化剂发生燃烧反应的物质，固、液、气相都有相对应的许多可燃性物质，这些物质是发生燃烧的基础。

• 助燃剂：对于燃烧过程来说，助燃剂是可以与可燃物结合推动燃烧现象发生的物质，这些物质都具有很强的氧化性。我们日常生产生活应用最多的助燃剂就是氧气，另外工业用的还包括硝酸钾、氯酸钾、臭氧、氯气、二氧化氮等等。

• 达到燃点：可燃物在助燃剂的作用下，要达到燃烧必须要突破一个最低温度，这个最低温度就是物质燃烧的燃点。不同的物质，其燃点一般都会有一定的差别，比如一氧化碳气体的燃点650摄氏度、木材460摄氏度、无烟煤480摄氏度、白磷40摄氏度、汽油415摄氏度、酒精510摄氏度等等。

物质守恒

在一个密闭的孤立系统内，无论是发生物理变化、还是发生化学变化，其变化前后组成物质的总质量保持不变，这就是著名的物质守恒定律。该定律能够推动了人类从更加微观的角度去认识事物变化的过程，印证了任何事物和物质，既不会平白无故地产生，也不会无缘无故地消失，只能从一种状态转化为另外一种状态，或者从一种物质转化为另外一种物质。

• 从一种状态转化为另外一种状态：这是一种物理变化，比如一种物质在固、液、气三相中相互转变，如果在纯粹的密闭空间里进行测量的话，其总质量在变化前后是一样的。而物质在同相的状态下，如果因密度变化或者受力变化发生形变，当然其总质量也是不会发生变化的。
  

• 从一种物质转化为另外一种物质：这是一种化学变化，物质与物质之间通过一定的条件，使得组成结构中的原子或者电子发生变换或者转移，从而生成新的物质分子的变化过程。在化学变化过程中，通常会伴随着发生物理变化，而且会释放或者吸收相应的能量过程。而从这种变化的本质来看，生成新的物质，意味着老化学健的断裂以及新化学键的形成。

从物质守恒看木材燃烧

木材燃烧的过程是一种典型的化学变化，在进行化学反应的分析时，我们一般都会通过列出化学反应式的方式，来判断旧物质的消耗以及新物质生成之间的对应关系，因此必须要找到参与化学反应的各种物质，然后通过对参与物质化学性质的分析，一般就会比较容易地判断新生成的物质。

从木材的组成来看，其主要由碳、氢、氧、氮四种元素组成，占据了木材总质量的99.5%以上，另外还含有微量的矿物质元素，比如钙、钠、硅、镁、钾等。而碳、氢、氧、氮四种基本元素所形成木材组分，除了水分以外，其余的基本都是各种有机物质，比如纤维素、半纤维素、木质素，这三种有机物是木材的主要有机成分，其余的还包括树脂、生物碱、果胶、蛋白质、淀粉、精油等等，无机盐只占据了很少的部分。

当木材在燃烧时，以碳、氢、氧、氮四种基本元素构成的有机物质，其燃烧产物主要是二氧化碳、一氧化碳、水、二氧化氮等气体物质，之所以木材在燃烧之后，我们看到的只剩下一点灰烬，质量比原来要轻很多，原因就在于生成的这些物质都以气态的方式飘散到了空气中，而留下的灰烬，则是那些不能燃烧的碳酸盐、钾盐、钠盐、硅酸盐等微量的无机盐类。

如果在一个绝对封闭的空间里作一个非常精密的实验，在木材燃烧的前后，分别测量出反应前的木材、氧气的总质量，以及反应后的各种气体、水、灰烬的总质量，就会发现二者基本相等。

能量守恒与质能守恒

能量守恒定律是从物质本身所具有的各种机械能、热能、生物质能等所有形式能量的总和角度出发，在物质本身形态发生改变，或者变为另外一种物质之后，其总能量不发生改变。如果有外界能量输入，那么变化后的总能量等于变化前的总能量与输入能量之和；如果在一个绝对封闭的系统内，没有任何外界能量输入，那么总能量将不会发生任何变化，只是从一种形式转化为另外一种形式，或者从一个物体转移到另外一个物体。

• 从一种形式转化为另外一种形式：即我们常见的能量转换，光能变为热能、热能变为电能、电能变为机械能、生物质能变为热能等等，都可以在日常生活中找到多种事例。这种变化需要通过做功来实现。
  

• 从一个物体转移到另外一个物体：即我们常见的能量转移，比如热量从温度高的物体传递到温度较低的物体等，这种方式除了做功以外，还需要通过热传递。

质能守恒是建立在物质守恒和能量守恒基础之上的，是将二者通过质能关系方程统一在一起的一种表达质量和能量之间关系的定律。这个质能关系的方程表达式即：E＝mc^2，对于一个物体而言，其总质量和总能量遵循着质能方程的关系，相应的质量对应着相应的能量，质量的变化将会引起总能量的变化。

从质能守恒看木材燃烧

刚才我提到了，按照物质守恒定律，木材燃烧前后，生成的产物与原有参与反应的物质总质量基本一致，之所以用了“基本”二字，是因为从精密的科学角度来看，还是有一定的差异的。这个质量的差异，主要体现在反应剩余物的总质量，要比反应前的所有参与物的总质量要少那么一点点。

即使质量的亏损值几乎可以忽略不计，那么按照质能方程，乘以光速值的平方以后，那么带来的能量值就比较可观了，这也是为什么我们可以看到燃烧非常剧烈的原因。

总结一下

1斤木头燃烧后只剩下不到1两的灰，我们之所以能够有这么的错觉，是因为眼睛欺骗了我们，我们只能看到固态的灰烬，却看不到散发出的空气，这些看不见的生成物也都是具有质量的。如果我们在一个绝对封闭的空间里做这个实验，就会发现反应前后的总质量几乎没有变化，而亏损的那么一点点连仪器都测不出来的质量，决定着燃烧所释放出来的总能量，这个作用过程的机理就是统一了质量守恒和能量守恒的质能守恒定律。

1斤木头燃烧后只剩下不到1两的灰，还有9两多的物质哪去了？

燃烧这种常见的现象是我们人类最早掌握的一种化学反应，这种化学变化最直观的表现就是有火的产生，火是一种高温的等离子体，是一种剧烈的放热现象，能够释放相对大量的能量。

人类一开始发现火这种化学反应以后，虽然不知道其中的本质原因，但是人们很快就意识到火是一个很好的工具，能够用来煮熟食物、取暖、驱赶天敌、开辟荒地。为人类的生存、进化和繁衍提供了不可估量的作用。而且在人类不同的文化背景下都有相关的关于火的图腾和神话。

化学反应：质量守恒

以前的人们肯定也注意到了，常见的木材、杂草燃烧以后，只剩下了一堆的白灰，那么之前的物质都去哪了？其实关于这个问题人类很早就知道了其中的一部分原因，并给出了当时看来比较准确的解释，不管当时解释的是不是很完善，但这个问题并没有困扰人类多长时间。

人们关于火，以及其他化学反应的了解也是到了近代发现原子以后才初步的掌握了化学反应的本质。它所涉及到的层面只是原子和原子之间的外层电子结合方式的改变，化学键的断裂和重组。也就是反应前后，反应物和生成物的质量是不变的。

因为反应前和反应后，组成物质的原子数量、单个原子的质量、以及元素的种类并没有发生任何变化，所以反应前后质量也不会发生变化。而且人们还发现，不管什么物体，你通过外力也就是物理攻击，不这个物体变成任何形状，质量和之前相比也不会发生变化。于是人们根据所掌握的化学现象和物理现象就总结出来一个铁律：质量守恒定律，也就是物质守恒定理。

还记得我们上中学时学的化学公式吗？就是根据反应前原子的种类和数量来配平方程的。那么化学反应中是什么发生了变化？在化学反应中，一定发生改变的就是分子的种类，和分子的数量也就是物质形态会发生变化。知道了以上的知识，再来看题目，其实这个问题就不是问题。

木材中的成分主要是碳元素、还有一些氢元素和氧元素，以及一些微量的氮、钙、钾、镁、钠、锰、铁、磷、硫。燃烧的过程其实就是一个氧化放热的过程，众多的元素会与氧气结合生成氧化物，而木材中碳的比例高达49～50％，所以大部分的质量就是生成了一氧化碳和二氧化碳消散在了空气中。如果你把这些消散的物质，都收集起来，测量以下其实前后的质量基本上是一致的，这就是我们认为的质量守恒定律。

宇宙最基本的是能量而不是物质

其实到这里问题都已经解决了，可是科学往往有一定的隐秘性，普通现象背后还有更加深层次的原因。你看，我上文说的是，质量基本一致。换句话说，其实就算你把所有可能的生成物加起来，燃烧反应前后，质量还是会缺失一点点，基本上可以忽略不计，但科学是严谨的，我们需要找到这点缺失的质量去哪了？

其实这个问题也很简单，我们光记得收集反应后生成的物质，却忘了燃烧后还释放了大量的热量。现在我们知道，根据爱因斯坦的著名的质能方程式E=MC^2，告诉我们质量其实并不是宇宙的本质，在宇宙中更加本质的东西其实是能量，换句话说：质量只不过是能量的一种变现形式，它们可以相互转化，而化学反应所释放出的热量，就是损失的一点点质量乘以C^2所转变出来的。这个过程所损失的质量我们根本就无法察觉也无法精确的称出来。

而人们真正发现反应前后出现的质量缺失，是在核反应中发现的，也就是原子核发生聚变、裂变或者是衰变，这个前后损失的质量就比较大，当然释放的能量也就更大。原子弹就是通过以上的基本原理造出来的。至此人们发现坚持了很长时间的质量守恒定律其实并不准确，至少描述的不够完整，所以我们现在将其更名为：能量守恒定律。

燃烧现象

燃烧现象应该可以是说人类最早接触到的化学现象。我们如今考古发现，距今180万年~130万年前，当时有个人种现在被称为匠人，他们就已经开始使用“火”了。对于火的使用大大促进了人类社会的发展。从此，人类可以吃上熟食，要知道那些没有煮熟的食物，无论是咀嚼还是消化都十分费力。

但如果我们仔细观测，许多燃烧现象都会出现这样的一个现象，那就是燃烧前后，质量丢失了许多。比如，10斤的木材点燃后，最后就会只剩下一小部分的残渣。

那为什么会丢失这部分质量呢？

这个问题虽然看似很简单，但实际上是有点复杂的。今天，我们就来聊一聊这个问题。

木材燃烧的化学反应

要了解这个问题，我们要先从木材说起。木材的主要成分是木质素、纤维素及半纤维素。

木材是一种复杂的有机物，从化学元素的角度来看，它的主要成分是碳，占比达到44%左右，氧占比达到42.5%左右，氢占比达到6%，剩余的元素占比都相对较少，比如：氮、硫、氯、硅、磷。

燃烧木材的本质其实就是碳、氢、氮等物质在空气中燃烧的化学过程。就拿碳来说，会生成一氧化碳和二氧化碳。

氢燃烧生成的是水，这个过程产生的水应该是水蒸气的形式。

而氮燃烧则生成的氮氧化物，硫燃烧生成硫化物，这些都属于对环境有害的化合物。但我们要注意的是，燃烧碳、氢、氮、硫所产生的物质其实都是气体。

也就是说，之所以我们会发现损式了大量的质量，实际上是主要的生成物是气体，它们都到了空气当中。其中二氧化碳和一氧化碳会加入到碳循环的当中，水蒸气则是加入到水循环当中。

如果我们有一个容器，这个容器不会和外界发生物质交换，并且容器内有充足的氧气。我们在这个容器当中燃烧木材。但燃烧结束后，我们再对这个容器进行称重，我们就会发现这个容器的质量“几乎”是没有发生变化的。因为此时的生成物都在容器内，没有离开这个系统，即便是气体，也是有质量的，整个过程质量“几乎”是不变的。

这也就是说，之所以我们看到平时燃烧时，质量发生损失，这部分损失的质量主要来自于气体生成物，二氧化碳、一氧化碳、硫化物、氮化物等。

热量也有质量

就像上文我说到的，整个系统只是质量“几乎”不变。实际上，如果我们的仪器精度足够高，那就会发现，这个系统的质量并不变完全不变的，而是会微微地减小，减少的程度几乎是在小数点后十多位才出现的。那这部分损失的质量只是系统误差吗？

实际上，并不是这样的。这部分损失的质量也是可以用我们如今的理论来解释的。这个理论就是大名鼎鼎的质能等价理论。

1905年，爱因斯坦发表了狭义相对论，并且在这个理论当中统一了时间和空间。随后，也就是在这一年，他发表了质能等价理论，在这个理论当中他提出了他的另外一个洞见，统一了质量和能量。他认为质量和能量其实是同一个东西的两个面，质量还里有能量，能量里也还有质量，或者我们可以说质量和能量是不能被独立开来的，有质量就会有能量，有能量就会质量。举个例子，我们知道，原子弹爆炸，反应前后的质量会发生损失，这部分质量其实是以能量的形式释放出来的，倘若我们把这部分能量收集起来，会发现恰好等于损失的质量。这个质量和能量的等价关系就可以用E=mc^2来表述。

而木材燃烧实际上是一个释放能量的过程，在这个过程中会有许多的热量产生。所以，夜晚点上篝火能取暖的原因就在这里。

按照爱因斯坦的质能等价理论，我们就知道，这部分热量其实也就是能量，他是对应着质量的，对应关系就是：m=E/c^2。

其中m是损失的质量，E是释放的热量，c就是光速。因为光速c=3*10^8m/s，因此m=E/(9*10^16)，也就是说，释放出的热量所对应的质量很小很小。所以，我们才感受不到有这部分的质量损失，但实际上这部分的质量损失是存在的。

1斤木头燃烧后只剩下不到1两的灰，还有9两多的物质哪去了？

人类最伟大的成就是发现并学会了用火，从远古人用自然界的火种煮熟食物，驱赶野兽，到现代社会用火驱动汽车与飞机，甚至飞向宇宙的火箭仍然在用火！

尽管火那么普遍使用，但吃瓜群众却有一个挥之不去的问题，火是一种神奇的现象，煤炭用火烧过之后就剩下了一丢丢物质，木头烧完之后的灰烬一阵风就消失了，而汽油居然连灰烬都没有，说好的质量守恒呢？那些物质都去哪了？

从燃素说到氧化反应

17世纪的炼金术士们也很想知道这神奇的燃烧到底是怎么回事，而此时正是一个从炼金术向化学科学转变的年代，当时的炼金术界大佬们都很认同德国医生贝歇尔提出燃素说，燃烧就是易燃元素放出了燃素！确实这非常有道理，因为当时能找到的物质，燃烧后质量都变轻了，甚至有的消失不见，真的好有道理，居然无言以对！

到了十八世纪，有一位不信邪的法国著名化学家拉瓦锡，没错那会已经从炼金术发展到了化学！他在1784年重做波义尔的金属燃烧实验时发现，燃烧后的金属化合物比原来的还要重，这让燃素说支持者有点慌，甚至还搬出了金属燃烧反应中带有负质量的说法！

当然拉瓦锡后来以无可辩驳的事实证明了大部分燃烧都是氧化过程，而且我们呼吸也是一个氧化过程，当然也不是所有的燃烧都是氧化，比如镁就可以在氮气中燃烧，当然这是一个比较广义的燃烧。

另外俄国科学家罗蒙索夫在1756年的实验中发现了质量守恒定律，孤立系统中的任何化学反应和低能量热力学过程期间，反应物或起始材料的总质量必须等于产物的质量

这是维基中的质量守恒定义，比较严谨“孤立系统中的任何化学反应和低能量热力学过程期间”中，低能量很关键，下文中会做个简单说明。

木头、煤炭和汽油，燃烧后都去哪了？

现在我们知道了大部分燃烧都是一个氧化过程，那么要回答燃烧后去哪的问题前，我们必须要来了解下这些物质的成分！

木头的成分：主要是纤维素、半纤维素和木质素以及水分和少量的矿物盐

煤炭：主要是碳以及少量的氧、氮与硫以及微量的磷、氟、氯和砷等元素

汽油：主要是C5～C12脂肪烃和环烷烃类，以及一定量芳香烃和硫化物。

木头的纤维素以及半纤维素和木质素的组成都是碳（44%）氢（6%）氧（42.5%）氮（0.5%以下）矿物质（1%以下）。燃烧受热时会产生裂解反应，在不同温度下产生的产物有所差别：

200℃主要生成形式是二氧化碳和水蒸气以及甲酸乙酸以及各种易燃气体，在200～280℃产生少量水汽及一氧化碳，在280～500℃，产生可燃蒸气及颗粒；在500℃以上则主要是碳。

完全燃烧时大部分都是二氧化碳和水蒸气，不完全燃烧时会产生一氧化碳，所以冬季千万不可以在家里生炉子，产生的一氧化碳会比氧更溶液和血液中的红血球几何，导致一氧化碳中毒！这些二氧化碳与水蒸气等都随风飘走了，剩下的就是各种无法燃烧的矿物质组成的灰分。

木材中的灰分比例大都不超过1%，草木灰分比稍高大约2%左右！一吨木材燃烧大约只留下10千克灰分，还有部分飞灰在燃烧过程中随风飘走了！

• 煤炭的燃烧过程

煤炭的燃烧过程比较复杂，但可以简单的为几个阶段：

• 水分蒸发阶段：煤炭在加热过程中会首先蒸发水分
• 挥发物燃烧阶段：继续加热的煤炭会析出挥发物，包括氮、氢、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和硫化氢等气体，另外还有一些复杂的有机化合物。
• 焦炭燃烧阶段：煤炭中的挥发物烧完，剩下的就是物质就是焦炭，煤炭燃烧的主要热量就是在这个阶段释放。

这个反应过程大致如下：

挥发份+O2 →CO2+H2O C+O2→CO2 S+O2→SOX（SO2）

完全燃烧反应 N+O2→NOX

挥发份 → CMHN C → CO 不完全燃烧反应 N → NH3

所以二氧化碳、水蒸气以及硫化物和氮氧化物与氮氢化合物等，还有煤炭中无法燃烧或者燃烧后形成的固形物就是煤灰，包括硅、铝、铁、钛、钙、镁、硫、钾、钠等元素的氧化物与盐类，因此煤灰也是可以利用的资源，比如用作用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料，也可以生产石膏与陶瓷颗粒以及农业与环保用途。

按灰分比例区分煤炭质量

灰分并不是煤炭质量的唯一标准，但它是非常重要的指标，因为煤灰分与煤的发热量密切相关，煤产品的灰分直接影响煤得利用效率，品质优良的灰分比例在5%以下！这些灰分就是最后跑不掉会留在炉膛里的煤灰。

• 汽油燃烧过程

汽油成分是己烷和辛烷，己烷的分子式是C6H14，辛烷的分子式是C?H??，完全燃烧时：

己烷燃烧：2C6H14+19O2=12CO2+14H20

辛烷燃烧：2C?H??+25O?---点燃-->16CO?+18H?O

理论上只有二氧化碳和水，完全没有污染，但很抱歉，在内燃机的燃烧室中高温高压以及恶劣的燃烧环境，会产生一氧化碳CO、碳氢化合物HC以及氮气和氧气结合形成氮氧化物NOx，而其中的硫等成分则会形成硫化物

所以污染就是这么来的，当然气缸内燃烧还有未燃烧的碳微粒形成积碳，而乙醇汽油则会形成乙酸腐蚀铜和铝等金属，还对机油有影响，不过乙醇汽油中都会加入腐蚀抑制剂防止腐蚀金属。

离子推进与核裂变和核聚变

液氢和液氧的火箭大家应该都很清楚了，这燃烧反应就生成水，液氧煤油也容易理解，至少它的燃烧原理和煤油灯也差不多，但有一种常见的有毒火箭燃料，比如偏二甲肼和四氧化二氮可能大家就有些不了解，它的反应过程如下：

C2H8N2 + 2N2O4＝2CO2 + 4H2O + 3N2

这是一个化学反应过程，现在仍然有很多火箭在使用这种燃料，它的特征是会有红黄色的烟雾！

龙飞船的逃逸火箭用的也是肼类燃料

另外现在深空发动机中的离子推进这些就不属于化学燃烧的火箭了，这些将推进剂加速到质子和电子分离的电离状态，然后将电子和质子分别经过不同的途径加速排出发动机，使得火箭获得前进的动力，这种模式获得尾流速度极高，因此可以用很少的燃料工作很久，使得火箭的比冲大大提高，也增加了火箭的燃料利用率！

核裂变是利用重原子核比如铀-235被中子轰击裂变，产生质量亏损获得巨大能量，此处的能量来源就必须要考虑质能方程来计算了，因为产生的巨大的能量，和上文中的“低能量热力学过程”无法同日而语了！尽管化学反应也产生了能量，但由于能量太小，产生的质量差异可以忽略！

重核裂变

比如1吨TNT爆炸时的质量亏损大约为0.04655毫克，基本上就可以忽略！按比例来算，化学反应中的质量亏损大概只有十亿分之一到一千亿十分之一左右。

最后还有一个所谓的氢燃烧，天文学家形容主序星阶段就是氢燃烧阶段，但这个过程并不是燃烧，而是氢的核聚变过程，和重核裂变相反，聚变是两个轻原子核聚变成重原子核的过程，这个过程同样会释放巨大的能量，而太阳的能量正来自于此！

组成木头最主要的元素就是碳元素，而我们都知道，碳是很容易和氧气反应，发生燃烧现象的，所以干燥的木柴很容易点燃。

碳和氧气反应燃烧的产物是二氧化碳，而二氧化碳是气体物质，所以木材燃烧之后，会产生大量的二氧化碳。当然了，木材中还含有氢元素、以其他的无机微量元素。所以木材燃烧后会产生大量的二氧化碳水蒸气，以及一小部分无机微量元素。其中二氧化碳和水蒸气是气体形式存在，所以燃烧后的木材，剩下的主要是一些无机微量元素。当然了，碳元素往往并不是完全彻底燃烧的，有时候还会产生一些类似于石墨的物质，这些物质会混合着这些无机元素一起组成灰烬。所以木材燃烧后的质量会极大的减少。其实这些减少的质量主要是水蒸气和二氧化碳。

木材的燃烧其实就是一个化学反应，化学反应是遵循质量守恒定律的，即反应前物质的总量和反应后物质的总量是一样的。只不过木材在燃烧的时候主要产物是气体，所以剩下的燃烧的灰烬就显得比较少。当然了，由于这里的灰烬里还有很多无机元素，而这些无机元素正是很多植物所需要的微量元素，所以说草木灰是不错的肥料。

1斤木头燃烧后只剩下不到1两的灰，还有9两多的物质哪去了？这并不符合我们所知的守恒定律啊，到底是怎么回事呢？

首先，我们先了解一下燃烧是什么，燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟的现象。而且，燃烧的充分条件有三个，分别是：1.一定浓度的可燃物，2.一定的含氧量，3.一定的着火能量。

木头的燃烧，其实就是木头与氧气发生的反应，木头是可燃物，氧气是氧化剂。但木头中不是所有的物质都是能燃烧的，木头中能燃烧的其他就是一些碳、氢和氧的化合物，在燃烧过程中变成了二氧化碳和水，水也是以水蒸汽的形式存在，所以都消散在空气中了。

而不能燃烧的就是一些无机物，如：钾、钙、镁等等，这些就会在燃烧过程中变成相关的化合物留了下来，就是我们看到的灰的主要成分。所以，有些人拿这些灰去种植东西，其实就是给植物补充无机盐。

说到这里应该能理解了吧？剩下的1两灰，就是不能燃烧的物质，而消失的那9两已经变成了二氧化碳、水蒸汽等等，当然燃烧发出的光和热是也需要能量的，这些能量也是从这些消失的物质中来的。

1斤木头燃烧后只剩下不到1两的灰，还有9两多的物质哪去了？

远古人类在进化发展的过程中找到了“火种”，并且学会了使用火来处理食物以及应对其他野生动物的威胁，火的使用大大加快了人类进化的历程。尤其是对食物的加热处理，可以让远古人类更好的吸收营养物质，同时免受一些细菌病毒的侵扰，这对于早期没有任何医疗手段的老祖宗来说至关重要，某种意义上来讲增加了人类的平均寿命。

可以说人类使用火已经二三十万年了，但实际上真正了解燃烧本质，还是在最近几百年间。一斤的木头燃烧后质量损失，仅剩下很少的草木灰，而对于丢失的那部分质量人类一直无法准确的掌握，最开始提出的是“燃素假说”，这个学说延续了能有一个世纪。当然我们现在已经知道这个假说是错误的。

燃素假说认为物质可以燃烧是因为物质中含有可燃的要素，并且它们是气体形式的，当然少的时候它们进入空气并且和空气结合，从而发光和发热，这也可以很好的解释燃烧后质量减少的问题。这种假说把燃烧的本质完全归纳成燃素，只要是能燃烧的物质失去燃素之后就会变成灰烬，即使是金属也不例外。

但是随着发展和燃烧现象越来越多，燃素学说也逐渐的被动摇。十八世纪俄国化学家洛蒙诺索夫改变了思路，他在密闭容器中进行燃烧实验，发现燃烧前后密闭容器的总质量是没有变化的，并且这个实验很多其它化学家也尝试去做过，结果都是一样，在这里燃素学说逐渐的被更多人所质疑，氧化反应被更多人所理解接受，那就是燃烧是需要额外的氧气，一种物种变成另外一种物质，但是总质量并不会发生改变。

在此之后质量守恒取代了燃素学说，在一个孤立系统中燃烧前后的质量是不会发生改变的，那么日常生活中所看到的一斤木头燃烧剩下一两的灰看起来质量减少了，但如果把整个地球看成是一个孤立系统，那么这样的燃烧反应质量也是不会减少的。木头中的主要元素是碳、氢、氧，占据比例超过90%，最后经过燃烧大部是和氧气发生化学反应生成气体，如二氧化碳、一氧化碳等等，而剩下的灰烬主要是一些无机盐等。

所以说1斤的木材发生燃烧，剩下1两的草木灰，损失掉的质量都变成气体进入大气层了，但如果在密闭容器中发生这样的反应气体无法逃脱，最后的质量在化学反应前后是守恒的。

当然如果继续深追的话还需要考虑到爱因斯坦的质能方程，宇宙中最本质的就是物质和能量，而爱因斯坦认为某种意义上来讲物质和能量是等价的。燃烧反应中必然会释放热量，其实这也就意味着质量的减少，当然一般我们都认为可以是忽略不计的，对于燃烧反应遵循质量守恒就是正确的，如果更严谨一些可以说成是质能守恒。

并且也完全可以从微观角度来理解，在整个燃烧反应的过程中，最多是微观粒子分离重新组合的一个过程，但是并不会影响到原子。也就是说化学反应前后各个原子的总个数是不会变化的，只不过发生了重新分配组合，这也是你在化学课上学习到的化学反应方程式配平的核心。

文/科学黑洞，图片来源网络侵删。

1斤木头燃烧后只剩下不到一两的灰，那9两多的物质去哪里了呢？这个问题其实咱们的初中化学老师已经给咱们解释过了。

燃烧因该是人类最早掌握的一个化学反应吧！人类会使用火后，人类就一步步的走进文明。现在来看，燃烧是一个非常简单的化学反应。它是可燃物和空气中的氧气发生的一种剧烈的发光发热的化学反应。咱们一起来回顾一下在初中时候学过的化学知识，探讨一下这个问题。

我们先来了解一下木头的主要成分是什么？木头的主要成分是纤维素。纤维素的分子式是（C6H10O5）n。因此木头的主要成分是碳氢氧三种化学元素。木头的燃烧其实就是木头中的纤维素和空气中的氧气发生的化学反应。它的化学反应方程式是这样的：

(C6H10O5)n+6nO2==燃烧==6nCO2+5nH2O

从这个化学反应方程式中我们可以看出，木头（纤维素）在燃烧后变成了二氧化碳和水。二氧化碳在常温下是无色无味的气体。木头中的碳变成二氧化碳跑到空气中了。而木头中的氢元素也在燃烧的过程中变成了水蒸气散发到空气中了，我们也觉察不到。因此我们会觉得木头在燃烧后大部分木头就像凭空消失了一样。

不过，我们会发现这1斤木头在燃烧后并没有完全消失。木头燃烧后还会剩下一些灰烬。这些灰烬是什么呢？这些是木头中的无机盐分。它们是木头中不能燃烧的部分。这些灰烬是固体的，我们也能够看得到。因此我们的直觉告诉我们，木头燃烧后变成了灰烬。

如果我们是在一个密闭的系统中燃烧这一斤木头的话就会发现，这个系统的总质量在燃烧前后是不会发生变化的。这就叫质量守恒定律。

所以，木头燃烧后物质并没有消失，它只是变成了我们看不到的二氧化碳和水蒸气跑到空气中去了。

这是个很有趣的话题。木头在日常生活中尤为常见，家具或是植被是最为常见的，也是最易燃烧的物质之一。

回归正题，1斤的木头燃烧后为什么剩下不到一两的灰呢？如果这个数据可靠的话，9两的东西变成了水和二氧化碳、一氧化碳之类的小分子化合物挥发到空气中。

为什么这样说呢？首先得从木头的成分及燃烧机理分析。木头从元素的微观上讲，主要元素为C、H、O，以及少量的Ca、P、N、K等元素。从成分的宏观上讲，木头主要为木纤维，有的木头呢还含有大量的木素（芳香烃类，所以有的木头闻起来有香味） 。这些东西也可统称为碳水化合物，本身属于易燃烧的。比如，以简单的碳来讲，燃烧过程中的反应为：

C+O2→CO+CO2↑

若以碳水化合物（CxHyOz为简写） 燃烧呢，也可统一如下反应：

CxHyOz+O2→CO2↑+H2O

从上面的化学反应可以看出，木头这类碳水化合物经过燃烧后，主要变成了CO2和H2O，也就是我们常见的二氧化碳和水。当然，木头里的少量Ca、P、N、K等也是可以参与反应的，但该元素本身最后还是残存于燃烧的灰烬里。（这里就不细说这些微量元素了）

如果还是不能太理解的话， 可以这样一步步理解。比如木头刚开始还是挺重的，随着木头的风化，木头会逐渐变轻，轻的原因很容易理解就是因为水分的蒸发。小时候日常生活中用的煤球，经燃烧后变的最后重量减轻了一大半，原因就是碳的燃烧，随之转变为我们想要的热能。

木头最后燃烧的灰烬，也就变成了我们常说的草木灰，主要为含有Ca、P、K等元素的无机盐类，也是一种天然的用于养花或经济作物的肥料。

因此，木头经过燃烧之后，大部分就转换为了二氧化碳和水，不可燃烧的灰烬就变为草木灰，这也就是为什么一斤木头燃烧之后剩下灰只有9两的原因。

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燃烧是剧烈的化学变化，可燃物被氧气氧化分解，变成小分子无机物回归自然界，物质带 总量并每减少，1斤木头燃烧剩下的1两灰就是木头中难以燃烧的矿物质等组成成分。

地球生物总体上是碳基组成，主要由糖、蛋白质、核酸、维生素、矿物质、水等成分组成，除了矿物质和水，其余成分皆是由碳为骨架组成的有机物，糖用于供能、核酸翻译产生蛋白，蛋白执行生理功能，维生素是很多生理过程中的中间产物或者反应物，无机盐可以和各类有机物结合，能够改变蛋白核酸等的空间构象，使得其功能适应生理活动随时变化；水为生物的生命活动提供了广泛的溶液环境，在溶液中物质的碰撞反应更加迅速和平稳。碳基有机物的特征是即稳定又相对活跃，无论是蛋白质、维生素还是核酸，大多时候是稳定的，但在较高能量的冲击之下就会改变构造，如果能量过于强烈则会燃烧。

碳基物质的组成是木头燃烧的基础，在高温状态下，木头中最先消散的是水分，即便是我们认为已经晒干的物质中也还有水以结合水的形式存在于木头间隙中，加热可以促进这部分水的逸散。一旦木头足够干燥、外界的温度超过木头的燃点，木头就会燃烧。有趣的是燃烧并不是发生在木头内部，而是发生在木头表面，相当于可燃物先“汽化”，然后和氧气充分混合燃烧，外界超越物质燃点的高温热源会促使物质更快地分子活动，使得可燃物分子更多地向空气中逸散，然后和氧气的接触十分密切，在高温下氧气迅速地彻底氧化有机物，伴随着发光发热的现象。生物的主要组成元素氢氮磷等都可以在燃烧中转换为小分子气体物质，或者生成熔点更高的无机物。

燃烧冒出的烟中也有很多不燃的炭黑等物质，还存在木头不完全燃烧的焦油等，因为燃烧的产热，形成局部的大气环流，火焰被上升气流拖拽向上飘，看起来违反了重力，其实只是局部的气体循环产生的升力超过了物质受到的重力。在烟气中甚至能检测出3000多种物质，不过生物主要的组成元素是碳氢氧氮硫等，燃烧过程中大部分质量会分散为小分子。以往农村柴锅锅底会就是烟气中所含物质积累而成。