
一吨的糖放进一吨的水之中,分量会不会变成两吨?为什么?
单纯从数学视点以及生活经验来看,一吨的糖放进一吨的水之后,总质量显着会变为两吨。但假如从其他视点来看,成果会有所不同。
糖(这儿指蔗糖)在水中的溶解度比较高,在20摄氏度时,100克的水中能够简单204克的水,10度时的溶解度也有202克/100克。也就是说,在常温情况下,一吨的糖放进一吨的水,能够彻底溶解,得到2吨的糖水。但依据相对论,实践得到的糖水会低于2吨。
爱因斯坦在创建狭义相对论之后,他经过一系列推导得到了闻名的质能方程:
E=mc^2
依据这个方程,质量和能量本质上其实是等价的。质量在必定情况下能够转变为能量,例如,核弹、正反物质湮灭,以及包含太阳在内的恒星能量来历。反过来,能量在必定情况下也能够转变为质量,现在世界中的物质都是从世界大爆炸的纯能量中制造出来。别的,布莱特-惠勒进程也预言,光子之间的磕碰能够制造出一对正负电子。
因而,凡是涉及到能量改动的进程,也就会涉及到质量改动。糖分子在水中分散时,将会放出热量,这些热量将会带走一部分质量,使得糖水的总质量低于2吨。
不过,因为质能方程中的光速平方非常大(数量级为10^16),物理改动涉及到的能量非常少,所以质量改动极小,能够忽略不计。要知道1千克的物质彻底转变为能量之后,所能发作的热量高达9亿亿焦耳,这相当于300万吨煤焚烧之后所发作的能量。显着,1吨糖溶解于1吨水中所发作的热效应远低于300万吨煤的焚烧。
虽然化学反应也没有涉及到原子核的改动,但其实也会涉及到质能转化,价电子状况的改动会影响到质量。仅仅这种改动非常弱小,咱们一般以为化学反应前后的总质量是不会发作显着的改动的,不会考虑相对论效应。







