燃烧物体的质量会发生什么变化?
如果我烧一堆重一百公斤的木头,我会在燃烧的木头上挂一个大袋子。如果所有的木头都化为灰烬,我会把从燃烧的木堆里冒出来的烟装在这个袋子里,我会把它和烟一起
解答动态
木材燃烧后,重量将远远超过100公斤。事实证明,木材是由纤维素和木质素组成的。两者都是交联的葡萄糖聚合物,所以燃烧的化学反应可以很好地近似得到葡萄糖:
这意味着6个氧分子在燃烧时与一个葡萄糖分子结合。葡萄糖分子的摩尔质量是180,六个氧分子的摩尔质量是192。这意味着当你燃烧180公斤葡萄糖时,192公斤的氧气参与化学反应,产生等量的二氧化碳和水蒸气。在这个比例下,当你燃烧100公斤的木头时,你会收集207公斤的二氧化碳和水蒸气。
相对论的质量损失在这里是无法测量的,但原则上,由于热量传递到周围环境中,你会损失一小部分质量。
烟的重量是比木头重还是轻取决于你的定义。空气中的氧气与木材中的碳结合形成二氧化碳。如果这算是烟,那么烟比木头重,因为它包括氧气的重量。如果烟雾只是你能看到的微粒物质,那么它的重量就要轻得多。
取决于你的麻袋捕捉到了什么 这是一个最终帮助消灭火的燃素理论的东西(燃烧的东西意味着释放里面的燃素):大多数东西通过燃烧变得更轻,但有些东西变得更重!这只能通过让一些物质含有负质量的燃素来解释,几乎所有人都同意这是愚蠢的?当你燃烧一种金属时,你得到一种金属氧化物。大多数金属氧化物是不易挥发的,它们是当你完全燃烧木材时留下的白色灰烬。金属氧化物比你开始使用的金属或金属离子重,因为你添加了氧气。
这些灰烬实际上是制造碱液等物质的金属氧化物的良好来源。
碳 当你(完全)燃烧碳氢化合物时,你会得到碳氧化物:二氧化碳和/或一氧化碳。这两种都是气体,不过你可以用密封袋来捕获它们。如果你的火没有被封闭起来,你的木烟中也会含有各种挥发性碳氢化合物(由于热解),这些碳氢化合物仍然附着在碳上。
如果你的火没有完全燃烧,你也会留下“黑灰”,实际上只是木炭,或者大部分是纯碳。
再次,如果所有的东西都被完全燃烧,那么产生的产物会比原料重,但是你能捕获它们吗?
1木材还含有氢、氧、氮和(少量)其他各种(非金属)元素。当燃烧时,它会变成水(蒸气)、游离氮和其他各种气体。水很容易被捕获。其他气体会更硬。所有这些都比它们的原材料重或与原材料的重量相同。
结果 如果你能捕捉到所有东西,你当然可以测量出袋子里的东西现在比你烧的木头重。这是合乎逻辑的,因为现在袋子里装的是木头加上你用来燃烧木头的空气中的所有氧气。
如果你不能捕获所有的气体,答案将取决于你燃烧的是什么。对于大多数材料(如木材),你包里的东西会比原材料轻。对于金属,情况正好相反。任何材料的答案都取决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与它们结合的氧气量。事实是:对于木材,这称为“灰分含量”;。对于木材来说,这通常是0.1%到0.2%。
As$E=mc^2$,化学反应所涉及的能量太小,无法在实验室外测量。由于能量的释放,你会损失一点点的质量能量,但这将比你没能弄到秤上的一点灰尘,或者你在袋子上留下的一个指纹都要少。(我是说最后一点。指纹约50μg,质量能量约4.5gj。这大约相当于四分之一吨干木材的能量)
其他的答案集中在燃烧产物的质量和氧气的质量上。我不想在这些答案中提及另一部分。我也很简单,所以,熊请记住,这不是一个化学或物理毕业生会怎么形容它。我忽略了真正微小的影响,只有在学位水平和更高的注意,是有点简单化。我想从这个问题来看,更简单的才是我们想要的。请记住,当你阅读…..
E=mc2是一个表示物质能量等价的方程。在你所描述的情况下,你试图用它作为一个关于物质转化为能量的方程式,从而推测一些质量是如何从你的燃烧产物袋中“丢失”的。
一般来说,简单来说,化学过程,如反应和燃烧(燃烧),物理状态的变化(沸腾/蒸发),不涉及物质能量的转换。简单地说,由于其他化学物质或物理条件的存在,化学键正在被重新配置。化学键通常涉及原子的外层电子及其与其他原子的键。
如果能量上有利于不同的布局(构型/键),并且可以实现,那么现有的构型将改变为它。由此产生的键可能需要较少的能量,在这种情况下,反应会释放热量(例如燃烧过程,或者更普遍的放热过程-释放热量的过程)。
但这种热量不是通过将物质转化为能量获得的。它已经是能量,以高能化学键(一种“势能”)的形式储存起来,变成了低能化学键,而“多余”的能量被释放为热能(一种“动能”)。
如果有帮助的话,也可以想象一堆高高的砖。当它倒下时,书是静止的,但现在移动很快(动能)。但这种速度不是凭空产生的,也不是通过将物质转化为能量而产生的。它最初是能量——砖块在地球引力场中的位置更高,这也是一种势能形式。砖块的情况是,它们较高位置的势能现在是低能量位置使它们失去了势能,而它们失去的势能,转化为动能-速度。同样地,在燃烧过程中,化学键从高势能态转移到低势能态。它们失去的势能,以热能的形式转化为动能,这一次,
(我们可以在书中的例子中更进一步——当书降落在地面上时,它们的动能以摩擦和振动(地面和空气的)的形式消散,这两者最终都以非常低的热量结束。最终,房间变得更加温暖了!但它的能量变化形式,而不是物质变为能量)
来自18世纪的米哈伊尔·罗蒙诺索夫(Mikhail Lomonosov)。
在化学(燃烧几乎是一种化学)中的质量被认为是守恒性质。
(它也是化学之外的守恒性质,但是化学家们有权不去处理所使用或产生的热能,因为它在化学反应中的质量可以忽略不计。)
如果你有一个装有木材和燃烧所需的所有空气(或氧气)的封闭(耐热)容器,容器的质量不会因燃烧木材而改变。
大多数人忽略了什么这些考虑是气体有质量。在正常情况下,一立方米的空气相当于1.2千克,与一立方米的木料堆(600千克)相比并不多,但仍然很重要物理:
。。。所有的能量都抵抗运动的变化;所有的能量都像物质一样;一块铁在热的时候比在冷的时候更重……
回答你的主要问题,来自化学键的能量以热的形式转化为能量,所以燃烧产物的质量和结果不会有变化,除非你允许气体为了
的过程更复杂,但要创建一个简单的例子,让我们看看大卫怀特的答案。100公斤的木材在室温下会与107公斤的氧气结合,产生207公斤的热气。在一个孤立的系统中,没有质量的净变化,因为化学键的能量被转换成热能。
如果你让这些气体到室温,它们的质量就会减少,因为热能能抵抗像物质一样的运动变化。查看,红橡树的能量含量约为每公斤14.9兆焦耳。100kg等于1.49E9焦耳。根据的数据,换算率约为每公斤8.99E16焦耳。除以这个,我得到1.657E-8公斤或1.647E-5克的热量,207公斤的热气回到室温,会使它损失大约相当于1/2000粒大米的质量。但是能量(质量)并没有“损失”,例如有些能量(质量)是e- End
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