物質不會消失對嗎?但10斤煤燃燒後大概只剩1斤灰,那9斤物質去哪裡了?

何生


物質當然會消失,可以轉換為能量逐漸消散。煤燃燒後的質量損失是因為大量物質在燃燒反應中轉換為氣體,如果在封閉的容器中,煤燒盡後整個體系的質量也不變。

煤燃燒是化學變化,化學變化只涉及物質的形態的改變,不涉及物質的屬性的改變。煤是遠古植物被掩埋後經過複雜的理化反應形成,煤炭層中包含著不可燃燒的煤矸石和可燃燒的煤炭,煤炭是有機物,主要成分元素有碳氫氧氮流硫等,有機物在適當的溫度和氧氣濃度下能夠充分燃燒,產物為二氧化碳、水、二氧化氮、二氧化硫等,還有很多有機物無機物隨著煙氣飄散,是化學變化,整個過程中只是分子組成的破壞與重構,不涉及元素種類的變化,釋放的能量是儲存在有機物的碳骨架中的。這也是生物氧化的作用,儲存在共軛鍵等處的能量可以轉移到ATP中為生物的各種生命過程供應能量。沒燃燒後重量大大降低是由於更多的成分轉換為氣體消散在自然界中,如果反應實在密閉的容器中進行,反應後總質量不變。

涉及物質質量變化的是核裂變和核聚變那樣的物理過程,核裂變的過程中,元素失去中子變為質量分數更低的同位素或者其他元素,過程中涉及質量的微弱變化;核聚變是發生在高溫高壓環境中的物理過程,由於元素核在高溫下以極高的速度熱運動,相互之間會相互撞擊,在壓力的協助下,使電子克服庫侖力被壓入質子形成新的元素核,也伴隨著質量損失。這兩個過程中都涉及物質質量向能量的轉變。 而在早期的宇宙演化過程中,也有能量轉化為物質,最先是在高溫下形成一些基礎粒子,然後又結合,而在高溫下物質結合最容易生成的元素是氫,因為其構造最簡單。

物質會消失,物質守恆定律在化學反應條件下是適用的,而在宇宙中或許只能說能量守恆,物質可以轉換為能量,能量也可以轉換為物質。從這個角度說,物質當然會消失。


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