一斤水溶一斤鹽,最後重量是二斤嗎?為什麼?

靦腆的雞蛋


一斤水溶一斤鹽,最後重量是二斤嗎?為什麼?

我們知道1+1=2;一斤水和一斤鹽會不會等於兩斤呢?

用一斤水來溶一斤鹽,當鹽倒入水中,會發生溶解的反應,最後不管得到的是什麼?總質量都是兩斤,因為化學告訴我們質量是守恆的,物質是不滅的,最終物質的原子還是原來的那麼多,不會增加,也不會減少,質量守恆定律,說任何變化,包括物理變化,化學變化和核反應都不消除物質,只改變了物質的原有形態和結構,所以應該你叫做物質不滅定律。



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一斤水+一斤鹽=?

有個故事是爸爸和上小學女兒的對話,爸爸說:一斤棉花和一斤鐵哪個重?女兒:一樣重。女兒說:一斤鹽和一斤水哪個重?爸爸:一樣重。那女兒又問:如果把一斤鹽倒進一斤水中,一共重多少?爸爸回答:兩斤,不對一斤還是一斤多?那麼一斤鹽溶於一斤水中到底重多少呢?


如果是質量守恆即化學反應中反應物的質量等於生成物的質量,不需要考慮溶解過程中的熱量散失引起的質量變化,那麼就是跟數學問題1+1=2。

因此一斤水溶於一斤鹽就是二斤,不會多一兩也不會少一兩。


它就是Q=500g+500g=1000g。如果是溶解過程的話,正常情況下,這斤鹽放入水中,大概只會溶解180克,也就是3.6兩,還剩下的6.4兩鹽將不能溶解,因為一斤水只能溶180克的鹽,那麼一斤水溶於一斤鹽最後得到的鹽水肯定就不是二斤了,而且還要考慮到一切溫度高於絕對零度的物體都會對外散發熱輻射,那麼最後的水的質量就要比兩斤少一些了。


還有就是化學反應的角度上來說,化學反應不是兩種物質簡單相加就能保持總量不變那麼簡單了,因為化學反應會產生新的物質,新的物質有的活潑,有的不活潑,有的看得見,有的看不見,那麼到底是1+1=2,還是1+1大於或者小於2,可以說,這三種情況都可能出現。

一斤水溶於一斤鹽到底有多重?這個問題說簡單不簡單說難不難,就看我們從哪個角度思考,1+1大於或者等於小於2都有可能。


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其實這個問題要比一般人想象中的要複雜得多,涉及到質能方程,熱力學,飽和溶液等相關知識,飽和度的問題,我們先暫且放一放,因為並不影響最終結果,我們就先舉例子來說,然後最後做一個總結。

封閉的系統

首先,我們要搞清楚,水和鹽以及盛放它們的容器實際上是一個系統。但同樣是系統,實際上也有不同的。如果,整個容器是封閉的,與外界是隔絕的,也就是說,和外界沒有任何能量的交換,更不會出現能量向外逃逸的情況

那這個時候,你放系統裡面放了多少東西,質量都會是它們的加和,一斤水和一斤鹽是如此,即使你放可以反應的東西,比如:鈉和水。那這個時候,質量還是不會變的,即使放出了很多熱,但由於它並沒逃逸出來,所以就不會變。如果你往系統裡面放一顆原子彈把它引爆,同樣的,質量也不會減少。那具體是因為什麼呢?我們下面會詳細講到。

不封閉的系統

但是,我們要知道的是,絕熱系統是不可能存在的,上面的只是一個思想實驗。一般來說 ,我們在容器裡放上水和鹽,那整個系統的質量一定不會是2斤,而是在小數點十多位開外有個極其小的變化。

之所以有這樣的變化,一共有三種可能性,第一種:外界的溫度比系統的溫度高。那這個時候,由於熱傳導的存在,系統會像外界吸收一部分的熱量,於是,質量自然就多了。這其實和把兩杯溫度不同的水放到一起,最後變成一個溫度是一個道理。我們在桌上放上一杯水,最後的溫度就是會趨近於空氣的室溫。

同樣的道理,如果外界的溫度低於容器內溶液的溫度,那這個時候就是在外熱。整個系統的質量就會降低。

所以,開放的系統,只有三種情況,一種是從外界獲得能量,質量上升。一種是向外界釋放能量,質量下降。第三種,其實就是正好巧了,可能是吸收的能量和放出的能量正好是一致的,所以,質量不多也不少。

質能方程

可能你已經在納悶了,為啥吸收熱量就會質量上升,放出熱量就會質量下降。我們還會核彈,比如說:氫彈。氫彈爆炸的整個系統其實就是開放的,不是隔絕的。

所以,很多人會說,氫彈爆炸前後,有0.7%的質量虧損,這部分質量轉化為了能量釋放出來。實際上,這種說法是錯誤的。0.7%的質量就是質量,它只是還有能量的屬性,如果你能稱量這部分,就能知道它是具有質量的。而這個看法其實就來自於愛因斯坦的質能方程E=mc^2,我們也叫做質能等價。

意思就是說,質量還有能量,能量還有質量,它們並不是轉化關係,一樣東西的兩個面。

所以,我們第一個例子中,由於是封閉系統,所以無論裡面發生了什麼,都不會發生質量改變。而第二個是不封閉的系統,這時只要向外放熱,質量就會減少,從外面系統,質量就會上升。而質量等價理論的相關實驗,其實也已經被實驗所證實,並且被廣泛使用,尤其是大型對撞機尋找粒子時,就是以這個理論為前提假設。

我們日常生活中之所以察覺不到,主要就是

因為它的變化只是太過微小,都是在小數點十多位後才有些許的改變。因此,察覺不到本身是正常的,但科學家已經通過精密地儀器測量出這個微小的差異。

所以,對於任何情況來說,不管發沒發生反應,質量守恆是對,能量守恆也對的,質能守恆還是對的。


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這個問題的答案取決於從哪一個角度來回答。

第一種情況,如果是考慮最後的總質量,用一斤水來溶一斤鹽,最後不管得到的是什麼,總質量都是兩斤。因為中學化學告訴我們,質量是守恆的,物質是不滅的。組成最終物質的原子還是原來那麼多,不會增加也不會減少。

第二種情況,如果是考慮最後所得溶液的質量,那麼,結果將取決於是哪種鹽。如果是食鹽(氯化鈉),在常溫常壓下,它在水中的溶解度為35.9g/100g。因此,一斤水只能溶解3.59兩的食鹽,所以最終得到的是飽和食鹽水,總質量為1斤3.59兩,還有6.41兩的固態食鹽沒有溶解掉。

如果把鹽換成硝酸銀,在常溫常壓下,這種銀鹽在水中的溶解度可達220g/100g,遠高於氯化鈉。因此,一斤的水可以完全溶解一斤的硝酸銀,最終得到的是兩斤不飽和的硝酸銀溶液。

第三種情況,根據狹義相對論的質能方程(E=mc^2),質量和能量並非真正意義上是守恆的,只有質能才是絕對守恆的。物體所蘊含的固有能量與其質量是等價的,質量在一定在條件下會轉化為能量,比如核聚變反應,而能量反過來也會轉化為質量,比如布萊特-惠勒過程。無論什麼過程,質能總和始終維持不變。

對於大部分的鹽,它們在溶於水的過程中會放出熱量,以電磁波的形式輻射出去。由於體系的總能量下降,所以混合後的總質量其實會降低,小於兩斤。另一方面,諸如氯化銨這樣的鹽溶於水時會吸熱,這會導致混合後的總質量升高,大於兩斤。

只是這種能量變化非常小,使得我們完全可以忽略質量的變化。事實上,即便是對於化學反應,也不需要考慮質能轉換的問題。只有核裂變、核聚變和正反物質湮滅,才需要質能方程的介入。


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在這種情況下,水和鹽以及盛放它們的容器實際上形成了一個系統。

如果這個系統是封閉的,最後重量是二斤;

如果這個系統是不封閉的,最後重量不一定是二斤。

科學解釋:

在常溫也就是20攝氏度的情況下,鹽的溶解度是36g。也就是500g水中最多隻能溶解180g食鹽,最終獲得飽和食鹽水!另外320g無法溶解的鹽,只能沉到溶液的底部,以Nacl晶體的形式存在水中。

一、封閉的系統

在封閉的絕對理想情況下,與外界是隔絕的,是絕熱的。也就是說和外界沒有任何能量的交換,更不會出現能量向外逃逸的情況。這個時候,你往這個系統裡面放了多少東西,質量都會是它們的加和。

一斤水溶一斤鹽,最後重量必定是二斤。你就是往這個系統裡放一顆原子彈,並把它引爆,質量也不會減少。

二、不封閉的系統

在不封閉的系統下,根據質能方程式,我們知道質量和能量可以相互轉化的。

這個時候就會出現三種情況:

1、外界的溫度>容器內溶液的溫度

由於熱傳導的存在,系統會向外界吸收一部分的熱量,質量自然就多了,最後重量會大於二斤。

2、外界的溫度

同樣由於熱傳導的存在,系統會向外界釋放一部分的熱量,質量自然就少,最後重量會小於二斤。

3、外界的溫度=容器內溶液的溫度

這個情況下,容器內外能量均恆,熱量不會傳導,質量不多也不少,最後重量會就是二斤。

結語:

在日常生活中,這種重量的變化在小數點十多位後,太過微小,基本上是察覺不到。


科學Science


只要沒有發生核反應,那就不會有質能轉換,質量就不會損失,質量守恆定律就成立。



一斤鹽溶於一斤水,本質上就是一個化學反應,即:

NaCl =(Na+ )+ (Cl-)

也就是氯化鈉在水溶液中完全電離的一個過程,這個過程沒有發生核反應,原子種類和數量沒有任何改變,所以說一斤鹽溶於一斤水後,質量就是2斤。

只不過這裡有個情況要注意一下,就是氯化鈉並非可以無限溶於水中。任何物質的溶解都有一個溶解度的問題。常規條件下,氯化鈉在水溶的溶解度為180g/斤,所以說,一斤水中,只能夠溶解180g的氯化鈉。如果我們把一斤鹽假如一斤水中,那麼會得到680g鹽水,加上320g的食鹽。不過即便是這樣,體系的總質量仍然是2斤,即1千克。



當然了,如果題目問的是溶解後,得到的溶液中多少,那麼這裡就得考慮上面說的溶解度,答案是680g,而非2斤,這裡就是一個腦筋急轉彎。

還有人更較真,說氯化鈉溶解過程是放熱過程,因此會導致水蒸發加快和部分質量損耗。不過,這種減小最多也僅僅是毫克級別,連稱量一斤氯化鈉和一斤水的誤差大都沒有,因此可以忽略不計。所以,此題的標準答案就是2斤。


科學探秘頻道


這種問題實際上就是各種“槓精”之間的戰爭,所謂“鍵盤俠”在各種假設的前提下進行辯論,本質上是一個再簡單不過的問題(其實就是1+1=2),非得讓人感覺如此複雜,標準的“沒有困難製造困難也要上”的姿態來討論這個問題。

有些人甚至拿出了比較專業的術語,比如說質能方程,熱力學,飽和度等等設置各種前提進行各種複雜的分析,看起來就是一個“學霸”在娓娓道來,分析的頭頭是道,但實際上有這種必要嗎?就像網絡上有人經常會問“雨滴從高空落下會砸死人嗎?”,難道我們沒有淋過雨嗎?

一斤水溶一斤鹽,最終的重量(應該是質量)是二斤嗎?當然是二斤,物體的質量是不會變的(除非發生核聚變),事實上即使發生核聚變,產生的能量也可以認為是質量的一部分,因為質量和能量本質上是一個東西,一個東西的兩面性。

況且鹽溶於水中也沒有發生核聚變,不管鹽能不能完全被溶解,最終的質量肯定是二斤,有任何異議嗎?有任何討論的必要嗎?確實沒有必要。

當然,如果你非要考慮很多的前提,比如說溶解的過程中水分的揮發,熱量的變化等等,這種前提不就是標準的“槓精”嗎?如果考慮到水分的揮發,問題中所說的“一斤鹽和一斤水”就不真的是“一斤鹽和一斤水”了,如此一來,最後的質量當然不是二斤了!

這種簡單的問題非要設置各種假設前提,然後用非常專業複雜的化學和物理知識進行深入分析,有任何必要嗎?


宇宙探索


一斤水裡面放進去一斤鹽,最後重量是不是兩斤呢?這很明顯是一個一加一是否等於二的問題,就這個問題來說,最後重量的確是兩斤。


早在中學化學我們就學過,化學反應前後,物質的總質量是不變的,鹽溶解於水中,自然是化學反應,既然是化學反應,那麼反應物和生成物的質量是相等的,鹽溶解於水,所得反應物就是Nacl溶液,也沒有額外的氣體產生,所以生成物的質量和反應物的質量是一樣的,都是兩公斤。

不知道為什麼會有人提出這樣的問題,這是在考我們1+1=2是否正確這個問題嗎?很顯然,至少在這個問題中,1+1=2沒有任何毛病。不過呢,考慮到一斤水實際上在常溫下是無法完全溶解一斤鹽的,所以最終鹽溶液的質量,肯定是要小於兩斤的。對於食鹽來說,在常溫下,它的溶解度是有限度的,鹽並不能無限溶解於一斤水之中,在常溫也就是20攝氏度的情況下,鹽的溶解度是36g。


鹽的溶解度是36g那就意味著100g水裡面最多隻能溶解36g鹽,對於一斤水來說,它最多可以溶解360g鹽,所以說啊,如果把一斤鹽放進一斤水裡面的話,鹽是無法完全溶解於溶液之中的,大多數無法溶解的鹽,只能沉到溶液的底部,以Nacl晶體的形式存在。但是對於這個體系而言,最終的質量還是2斤,這是絕對正確的,根據質量守恆定律,化學反應前後物質的總質量相等。

不過如果真要鑽牛角尖的話,這個說法也並非完全沒有問題,根據質能方程式我們知道,質量和能量可以相互轉化,甚至在某種程度上,我們可以說,質量和能量是同種性質的東西,所以呢,在食鹽溶解於水的過程中,實際上是要放出熱量的,那麼這個能量從何而來呢?當然是由物質轉化而來的,不過這個物質的質量實在是太小太小了,在宏觀世界中,這完全是沒有必要計算進來的,實際上,極為微小的質量變化的確是存在的。


鏡像科普


最近遇到了好幾個關於把一斤鹽放進一斤水的問題。本人在家經常醃鹹菜,看到這個問題來湊個熱鬧吧!

首先可以肯定的是一斤鹽放到一斤水裡面,最後的重量就是二斤啊!因為一加一等於二嘛,沒毛病。但是如果讓我醃鹹菜,我一般不會這麼做,水和鹽的比例一比一,有些浪費鹽啊。咱們來聊聊關於鹽的溶解方面的知識吧。

食鹽是我們生活中必不可少的調味品,離開了鹽,食物就沒有了滋味。食鹽的主要成分是氯化鈉。如果我們把食鹽放到水裡面就會發現鹽化了。它消失了不見了。如果我們這時候嘗一嘗水的味道,就會發現水帶鹹味了。其實這個現象大家都知道,這就是溶解。在這個現象中,水是溶解了鹽叫溶劑;鹽溶於了水叫溶質。

如果我們覺得水不夠鹹,那我們就繼續往水裡面加鹽。這時你我們會發現越來越多的鹽被溶解了。但是當我加到一定程度的時候就會發現加進去的鹽不能在被水繼續溶解了。原來一定量的水溶解的鹽的質量是一定的。這就像一個人吃了三個麵包就吃飽了,你卻讓他再吃第四個,無論如何他也吃不下去了。這個時候我們就得到了食鹽的飽和溶液。

在一定的溫度下,固定質量的溶劑只能溶解固定質量的溶質。例如,在常溫(20℃)情況下,100克水中最多隻能溶解36克食鹽(氯化鈉)。而在室溫20℃的情況下,每100克水中溶解了36克的食鹽就叫做食鹽的溶解度。

我們在回到問題中,這麼看來一斤水溶一斤鹽的說法不準確,一斤水(也就是500克水)是溶解不了一斤鹽的,它最多隻能溶解180克食鹽,剩下的那320克鹽沒有溶解,而是沉到了水底。如果我們說,一斤鹽放到一斤水中能得到多少鹽水啊?現在我們就知道了,我們得到了680克的鹽水(食鹽溶液)。這是一斤三兩六錢鹽水。

看來,醃鹹菜也是需要科學知識的!朋友是怎麼看的呢?


兔斯基聊科學


其實這是一個無聊的問題,從質量守恆角度講,一斤水和一斤鹽和在一起就是二斤,這個過程原子的個數沒有變,但是這個過程中分子的鍵有所改變,所以鹽和水混合過程中會出現吸熱或放熱現象,而吸熱或放熱正是能量得失過程,從質能當量的角度講只要有能量的得失,質量也就會發生變化,也就是說,從嚴格的角度講,一斤水和一斤鹽混合後不是二斤。


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