為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

1

問這種問題的人,你們是沒學過化學麼

溶解度不懂麼?

一斤水能化開一斤鹽?開玩笑呢!

完全飽和之後就不能再溶解了

就是你不懂化學,常識也應該知道啊!

你自己在家試試

2

先講個故事,法國著名物理學家郎之萬,曾向學生們提出一個問題:為什麼在盛滿水的杯中放入一條金魚,水不會溢位來?

第一次聽到這個問題時學生們一臉懵逼,心裡在想水肯定會溢位來啊,但老師是著名物理學家,這個問題中肯定蘊含了深刻的科學道理。於是,學生們給出了千奇百怪的答案,有人回答是這條魚喝了杯中的水,有人回答是水的密度和溫度在特定情況下產生了影響等,回答越來越離譜。

最後,郎之萬說,其實這個問題是一個偽命題,盛滿水的杯中放入一條金魚,水當然會溢位來,之所以這樣提問是想讓大家明白一個道理:

科學沒有真正的老師,唯有實踐才能出真理,我們對待一個問題的看法,經常因為場景化而導致思維固化。

回到這個問題“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”,

答案當然是兩斤

。很多人喜歡站在標新立異的角度回答問題,總想搞個“大新聞”,但其實問題本身很簡單。一斤鹽溶於一斤水,不管是什麼溶解條件,總之鹽完全溶解進水中了,要不然也不能叫“溶於”。評論區看到有人回答反應放熱,涉及到了質能方程,能量和質量本質上是一回事,熱量散失導致質量減少,所以總重量少於2斤,這也不是沒有道理。但一定要這麼說的話,一斤水中再加入一斤水,也不等於2斤。因為溫度超過絕對零度的物體都會向外輻射電磁波,能量散失質量必定減少,但這樣回答已經偏離了問題回答的本意,這不是在回答是在抬槓。

鹽溶於水不會有氣體逃逸,所以肯定是2斤。有科學作者和網友在回答這個問題時列出了許多複雜的論據,讓我們對原本非常簡單的問題產生了懷疑。這類問題能引起人們熱議,恰恰說明了我們對待一個問題的看法,會因為場景化導致思維固化。

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為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”,這句話其實是不太嚴謹的,因為根據質量守恆定律,一斤鹽和一斤水在一起的質量肯定是兩斤,但是100毫升水只能溶解36克鹽,而且鹽溶於水屬於物理反應,不會發生氣體逃逸,所以一斤水和一斤鹽就是1-+1=2的問題。

很多人以為食鹽溶於水質量會減少,這是因為他們把鹽溶於水當成化學反應了,而實際上鹽和水是物理反應,只是單純的1+1=2,並沒有牽扯到什麼質量損失。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

鹽溶於水後自身的質量並沒有消失,只不過是氯化鈉分子溶進了水裡,而1斤水最多隻能溶解180克鹽,所以一斤水和一斤鹽最後產生的鹽水質量是680克,剩下的無法溶解的鹽會沉澱到底部,因此從抬槓的角度來看 一斤鹽和一斤水最後確實沒有生成兩斤鹽水,不過鹽水的質量加上鹽的質量依然還是兩斤。

如果再要較真一點的話,常溫下一斤鹽和一斤水會一直向外輻射能量,而質能方程告訴我們任何物體在釋放能量後質量一定會減少,所以這兩斤鹽和水最後的質量一定是少於兩斤的,只不過這種誤差人類現在還測不出來。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

科學雖然講究細緻和負責,但是用普通方法就能解決的問題是不需要用更復雜的方法去解決的,牛頓的理論在低速宏觀狀態下的精確度就足夠用了,相對論雖然比牛頓的理論更加精確,但日常問題是不用相對論出手的。

4

這個問題本質就是一個腦筋急轉彎,是一個可以相互嘲諷智商、相互抬槓的問題,所以理所當然地成為了大家熱議的問題。我們看看這道題的精髓在哪裡:

首先,一斤鹽能否溶於一斤水?

下意識看到題目,心裡肯定理所當然地認為1斤鹽加1斤水,可不就是2斤嗎?可是當我們說出2斤的時候,

身邊上過初中的同學肯定會嘲諷我們沒文化!小學畢業

為啥?

因為高中時候我們學過一個叫溶解度的概念,即物質溶解在溶劑中存在一個溶解度。食鹽即氯化鈉在水中的溶解度是:

20攝氏度,1個標準大氣壓:36g每100g水。

60攝氏度,1個標準大氣壓:37。3g每100g水。

100攝氏度,1個標準大氣壓:39。8g每100g水。

也就是說,1斤水中在我們室溫下只能夠大約溶解500g*36/100=180g,合0。36斤。

所以題目最終答案應該是1。36斤。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

題目本身問的是否有問題?

正當我們感嘆同學睿智的時候,旁邊另外一個同學又指出來:不對,題目有問題。因為題目沒有說清楚最終得到的是鹽水還是鹽和鹽水的混合物。如果是問得到的鹽水多少斤,那麼答案是1。36斤。但是如果問混合物,答案仍然是2斤!

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

1。36斤鹽水或者2斤混合物是最終答案了嗎?

如果遇到一個愛抬槓和較真的同學,他肯定告訴你不論是鹽水或是混合物,最終質量都比1。36斤或者2斤少一點。因為鹽溶解過程是一個放熱過程,這個過程會有少部分水分蒸發,所以最終答案會少一點。

但是,我認為這就是抬槓,按照這樣說,即便不溶解鹽,水也在一直蒸發。

5

1斤鹽無法溶於一斤水

實際上,水確實是很不錯的溶解劑,但並不是說水可以無限地溶解鹽,凡事都有一個度,水溶解鹽也是這個道理。

在20℃的情況下,100克的水(

H2O

)裡最多可以溶解36克的食鹽(NaCl)

,而我們知道一斤水其實是500克,因此滿打滿算,也就只能溶解180克的食鹽,連半斤都不到。

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如果我們非要往一斤水裡倒入一斤鹽,那麼多餘的鹽會以結晶的形式存在,這就是因為溶液已經處於飽和狀態所導致的。

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質量守恆

如果這個時候我們稱量整個系統的質量,大致上就會是2斤。其實原因也很簡單,

整個過程並沒有任何的質量損失,也就是符合質量守恆定律

。不僅如此,整個過程其實並沒有涉及到化學變化,僅僅是物理變化過程。當然,即使存在化學變化,化學變化前後其實也是符合質量守恆定律的。

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但是我們從微觀地視角去看,實際上,整個過程的原子數並沒有發生什麼大的變化,都是以原子為基本單位的變化,並沒有涉及到原子核層面的變化。因此,並不會損失質量。

變數對於系統的影響

不過,如果我們非要細究這個問題,大機率我們做這個實驗的時候,整個系統的質量要麼升高一點點,要麼降低一點點。(這裡的一點點指的是小數點後16位開外的變化。)那為什麼會這樣呢?

實際上,我們都知道做實驗時要控制變數。

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在食鹽溶解於水的這個過程中,有個變數幾乎是不可控的。這個變數就是外界溫度和系統的溫度差異

從微觀的角度來看,溫度的本質其實分子的運動的劇烈程度

。分子的平均動能越高,溫度就越高,反之,分子的平均動能越低,溫度就越低。

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如果外界和系統存在溫度差,那有可能出現熱傳遞。說白了就是,

如果時間給的足夠長,那系統的溫度就會和外界的溫度拉平。

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當然,有一種可能性就是整個系統是完全絕熱的,不會跟外界有任何能量形式的交換。還有一種情況就是系統沒辦法完全絕熱,會與外界進行能量的交換。那如果最終系統的溫度真的受到外界的影響,溫度略微升高或者略微降低又會如何呢?

質能等價

話說在1905年,愛因斯坦提出了四篇劃時代的論文,其中後兩篇後來被我們稱為狹義相對論。而最後一篇的內容主要就是質能等價。

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那什麼是質能等價呢?其實這個理論當中有一個科學界最具名氣的公式:

E=mc^2

。看到這個公式時,很多人的第一反應就是它和原子彈的關係。實際上,它其實並不是造原子彈的原理,原子彈的原理其實是核裂變,氫彈則是核聚變,這個原理的提出要比質能等價晚了30多年。而質能方程E=mc^2其實是具有普世意義的,不僅僅侷限在原子彈的研發中。

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不僅如此,我們常看到很多科普文章提到原子彈時都會說:

質量轉化為能量

。實際上,這也是對質能等價的誤讀。如果我們現在翻看愛因斯坦當年的論文,或者隨便找幾本大學物理學教材,就會發現論文和書裡壓根不是這麼說的。那準確的說法是什麼呢?

準確的說其實是,

質量和能量其實是一回事,是一個東西的兩個面,質量裡有能量,能量裡有質量。

這裡可能並不太好理解。我常用一個物理學大慄博司舉的例子,這個例子是這樣的,假設你有一筆錢,你可以把它全換成美元,當然,你也可以把它全換成人民幣,你還可以一部分換成美元,一部分換成人民幣。我們可以把這裡的美元看成能量,而人民幣可以看成是質量,匯率其實就是c^2,因此,就可以有E=mc^2,因此,人民幣可以和美元兌換,但是並不影響你這筆錢的多少。

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因此,

原子彈之所以威力這麼大,其實是原子彈損失的一部分的質量,這部分質量以能量的形式釋放了出來。

那這和鹽溶解於水有什麼關係呢?

我們剛才也提到,如果系統和外界有能量交換,這時候系統溫度就會發生變化。要麼高了,要麼低了,本質上就是系統的總能量高了,要麼低了。而根據上文解釋的,

能量和質量是一個東西

,因此,

能量變了,質量其實也就變了

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

那為什麼我們測不出來這個變化呢?

其實原因很簡單,就是因為變化實在太小了,

如果我們把質能方程進行移項,就會得到m=E/c^2,而c^2=9*10^16,多大的能量除以這麼一個數都會極其小,這個變化的量比我們用來測量質量的儀器的誤差還要小得多,

我們又如何測的出來呢?

6

首先要確認一件事:一斤水+一斤水是否等於兩斤水?

如果有人連這個等式都要否認,那麼就不必繼續討論一斤水+一斤鹽是否等於兩斤這樣更復雜的問題了。如果有人真的去做實驗,那麼很可能他會發現一斤水+一斤鹽的確不等於兩斤,那麼這時候應該怎麼思考這個問題,可以判斷出一個人的思維邏輯的嚴謹程度。

對於,認同一斤水+一斤水=兩斤水的人來說,當他做實驗發現一斤水+一斤鹽不等於兩斤的時候,他會首先去檢查秤是否出了問題,而不是首先去質疑

質量守恆的基本自然規律被打破了。

然後,這道題中的“溶於”這個詞也許是個陷阱,而“兩斤總重”的說法也顯得模糊不清,兩斤總重的啥東西?是兩斤總重的水還是鹽水還是鹽水和未溶解鹽的混合體系,在問題中全都語焉不詳,這就讓該問題在討論時,有了各種可以操縱利用的空間。

如果這裡的鹽,預設就是食鹽。

那麼,一斤鹽是無法溶在一斤水中去得到總重兩斤的鹽水。

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這是因為普通的食鹽,在20攝氏度的情況下,溶解度為36克,即每100毫升水中最多溶解36克鹽。而一斤水為500克,水的密度在20攝氏度的情況下近似為每毫升一克,所以也就是大約500毫升水,它最多隻能溶解180克食鹽。因此,把一斤鹽放入一斤水中即使攪拌足夠長的時間,依然會剩下許多鹽無法溶解,那麼此時都不用秤,憑邏輯我們就能判斷,鹽水的重量肯定不足兩斤。

其次要考慮各種人為或其它原因造成的誤差

這種誤差有許多來源,其中一些可以被我們立即察覺,比如為了促進食鹽的溶解速度,我們可以透過快速攪拌的方法來加速,可是這種做法也就可能讓水或鹽水飛濺到了杯子外。這種飛濺即可能肉眼能看到,也可能肉眼無法看到。

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當然,有人會認為,既然人為操作容易引發誤差,那麼如果不攪拌,靜靜地放置在那裡,等待食鹽慢慢溶解呢?那也不行,隨著時間的流逝,水會慢慢蒸發到空氣中,在一個敞口的容器中,您要是放上三五天,可能連水都消失不見了。除此之外,我們還得考慮到空氣中也可能有物質會溶解到水或鹽水中,這些因素都會影響最終有多重。

所以,要想真的知道一斤水+一斤鹽到底有多重的精確結果,您需要把它們裝在一個重量已知的密閉的容器中去,而且容器本身不會快速和空氣發生任何可以覺察的反應。比如一個簡單的塑膠瓶或塑膠桶。

當你把一斤水完全倒入一個裝了一斤鹽的塑膠桶中,然後關上瓶蓋。看看重量是否為兩斤,如果是,那麼你可以每天稱一次,看看重量發生了巨大改變(這是因為秤本身可能會有一定的測量誤差,會偏多偏少一點點),如果沒有,那麼一斤水+一斤鹽等於多少斤,這問題就被徹底解決了。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

誰要是能在一個嚴密的實驗中證明一斤水+一斤食鹽 不等於兩斤,那麼他就一定可以拿諾貝爾獎,因為他用一個簡單的實驗的就推翻了質量守恆定律。

沒有愚蠢的問題,只有無趣的回答,希望我的回答足夠有趣而嚴謹

謝謝點贊,歡迎關注

7

“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重?”這問題看似簡單,實際不簡單,

想要得到兩斤必須保證沒有能量變化。

下面由淺入深,吹毛求疵一下,看看愛因斯坦眼中的答案是什麼。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

錯覺

在溫度恆定的情況下,

一斤水+一斤水=兩斤水

,這沒人有疑問吧?如果有問題,肯定是秤壞了!水加水沒有問題,為何水加了一斤其他的物質就會引發議論呢?

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

或許是“固體”的食用鹽在水中溶解消失了,給了一些人錯覺:鹽是不是憑空消失了?那麼質量是不是減少了,不守恆了?

實際上很多時候,質量確實減少了。

理想狀態下才能守恆

如果實驗是在恆溫,密閉的容器中進行的話,質量肯定守恆。

例如:室溫、水與鹽都恆定在20℃,一斤鹽倒入一斤水的容器,最終就是兩斤。不過,有一半以上(約為320克)的鹽沉澱在水底,無法溶解。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

溫度整個過程中沒有發生改變是必要條件!如果沒有這些條件限制,一斤水加一斤鹽大機率不等於兩斤,因為

能量也需要守恆!

能量的坑

大多數人對質量比較清晰,拿在手上沉甸甸的,但是對能量就比較模糊了。我們感受到的光與熱,本質都是感受到了能量,而質量的本質就是能量。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

如果你有一把“神奇無敵”大砍刀,隨便拿個東西,一分二,二分四,四分八,這麼剁下去,最後你會發現無論再怎麼分也分不下去了。因為最終都被切割成不可分割的粒子。一開始我們以為這種粒子是原子,最後

在高能對撞機下,科學家發現了61種比原子更小的基礎粒子。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

這些

零維基礎粒子,自身並不具備任何靜態質量的。質量是不同粒子基於自身的特性與其他粒子發生相互作用產生的。

比如電子帶電荷(負)與帶正電的質子(複合粒子)會出現異性相吸的情況。它們並不相接觸,就像磁鐵“隔空”會出現吸引(排斥),這種現象的紐帶是光子。

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排斥現象就像湖面上有兩艘船,上面各站著一個人,面對面互相傳球,漸行漸遠。吸引是他們背對背扔回旋鏢,於是越靠越近。光子是迴旋鏢,還是球,取決於電荷,這種相互作用叫做電磁力。

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宇宙萬物的底層法則就是四種最基礎的相互作用,除了電磁力扔光子,還強力(夸克扔膠子)、引力、弱力以及賦予粒子質量的希格斯機制(希格斯玻色子)。總之,

質量源於粒子之間的相互作用,即萬物本無質量,一切源於能量。

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回到鹽和水的問題,

如果發生溫度變化或者能量的散失,那麼質量肯定不等。

例如:加鹽過程中,發現密閉容器中鹽溶解不了了,於是給鹽水適當加熱。最終,升溫的鹽水混合物質量絕對大於兩斤。因為

溫度提升了,能量增加了,即質量增加了

。同理,

溫度下降了,質量減少了

。不過這種差別非常微小,可以用愛因斯坦的質能方程計算:

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利用熱量公式Q=c*m*△t 計算出增加(或減少)的能量,代入質能方程m=E/c^2得到變化的質量。由於水增加的能量很小,再除以光速的平方,得到的質量至少是小數點16位往後,這種

微小的質量變化一般的電子秤,測不出來。

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質能公式也預示著虧損少量質量能爆發出極大的能量,

這就是原子彈威力的來源。

審題的坑

除此之外,題目也有問題。一斤鹽並無法“溶於”一斤水,因為水溫20℃時,100克水,最多能溶解36克食用鹽。即使100℃,也就39。8克。因此鹽無法完全溶於水中,那麼題中的“

兩斤”指的是鹽水?還是鹽與水的固液混合物?

鹽範圍很廣,沒有明確,如果不是食用鹽(氯化鈉),問題就複雜了。

硝酸銨鹽溶水會降溫,有些鹽會發生升溫,能量變化會引起質量變化。

因此,能量變化會引起質量不守恆的假象,但質能必然守恆。

8

這個問題上了熱搜也是很奇怪,對於鹽溶解這樣的日常現象,我們只用從中學知識來考慮,明白質量守恆就可以。

對於獨立體系,其發生變化的過程中,總質量保持不變,一斤鹽加一斤水,這個體系就還是兩斤。

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對於鹽來說,它在常溫下即20度時,100克水只能溶解36克食鹽。在室溫下,如果把一斤鹽丟到一斤水裡,那麼這一斤鹽肯定無法完全溶解,其中容器裡鹽溶液的重量就是溶解的鹽加上水的重量。多餘的鹽就會沉到溶液底部,對整個體系稱量當然還是兩斤。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

質量守恆,也就叫做物質不滅,這是自然界最普遍存在的基本規律。很多解答討論了很多情況,比如測量的誤差問題,還有溶解釋放熱量帶來的微乎其微的質量變化,甚至還有提到質能方程的。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

以上這些考慮當然都很嚴謹,但對於本身這麼粗糙的問題,連溫度什麼都沒有涉及,你們還能一本正經的細緻的考慮嗎?這就有點像那個討論雨點掉下來能砸傷人的故事,你們見過下雨嗎?

9

我看到很多熱門回答說這個問題是在抖機靈,故意引起爭議,所以沒有任何意義。

更有人搬出來來道聽途說的

“高考狀元不會回答一加一等於幾

”的故事來說明自己的妄想的觀點。

那我只能說,你的思維真的已經固化了——而

固化的原因,不光由於無知,更是由於因此產生的傲慢與偏見

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

那些說質量守恆的人,難道不知道,單說質量、早就不守恆了麼?

而且,這個問題並非多數人想的那麼簡單,還有一些更深層次的考慮。

我曾在課堂上跟學生詳細的講過這個問題,這裡就簡單說一下說吧!

01

為什麼會有這個問題?

首先,這個問題是有由來的。

這個問題最早並非是什麼無聊的路人提出的,而是物理學家提出的。

這個問題是另一個問題的變種或者延伸:1

升水和1升酒精加起來,是2升麼?

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

現在,我們都知道分子動理論的知識,由於分子之間有間隙,那麼“一斤鹽”溶於“一斤水”的體積是比“一斤鹽”+“一斤水”的體積要小的——因此,那些用1+1=2來說事兒和反問的人,完全就是沒弄懂問題的所在。

比如下面這位,以為這是個三歲小孩就知道的問題:

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

對於這些圍觀群眾(包括一些“專業”的回答者)的反應,本質上來說,是因為他們知道的東西,就很認同;不知道的東西,就很排斥。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

比如上面的最早的那個問題:“

一升水和一升酒精加起來,是2升麼?”

這個問題

提出來後,大家就不會覺得無聊,會有很多人來回答了,頭頭是道,把分子動理論的知識大談特談,開始迴避1+1=2的說法了——因為,回答者明確的知道這裡1+1不等於2的原因。

那麼“一斤水和一斤鹽加起來,是2斤麼?”這個問題,難道真的不需要深究?

真的像你想象的那麼自然而然?

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02

這個問題的本質

這個問題的本質,其實是「質量是否守恆」的疑問,它是「體積不守恆」的一個延伸提問,它同樣可以繼續往外延伸。

體積不守恆:

“1升水和1升酒精加起來,是2升麼?”

答案是:不是,因為分子間有間隙,而且這個結論是經過試驗驗證的。

那麼根據這個結果,可以得到結論

:在不同物質混合時,體積不守恆。

是的,這才是科學研究的方法!試驗和理論相協調。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

因此我們進一步提問:

“那麼它們溶在一起後,質量是否也守恆呢?”

注意,這個提問是非常自然和正常的,並不無聊。

從研究方法上,我們可以做個簡單實驗,重複一下這個過程,稱量一下結果即可。

但是,就算稱量結果是原來質量的總和,也無法證明質量守恆!因為,目前人類的儀器精度完全不夠。

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更進一步的:

由於問題中的“1斤”只是舉例的一個數據,如果是換成10斤、100斤、100億斤、是整個地球或者太陽的質量,那麼結果又會怎樣呢?

還像你想象的是1+1=2?

看到這裡,是不是,你也動搖了呢?

如果動搖了,起碼說明你真的動腦子了,也真的看懂了我上面的分析。

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03

宇宙的質量

我講這個問題,其實是穿插在講「宇宙大爆炸理論」的課程裡的。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

我們知道宇宙最初是由一個奇點“爆炸”得到的,這個奇點爆炸(爆脹)的階段,其實是質量分配、質能轉換的過程(至少是非常重要的一部分)。

那麼,奇點的質量,和把現今所有星系混合在一起的質量,是否相同呢?

如果有差別,這個差別有多大呢?

這個差別,平均到每個星系、每個恆星、直到每個分子上,又有多少呢?

要回答這個問題,就要從“一斤鹽溶於一斤水是否等於兩斤”這個問題來出發了!

你明白了麼?

這就是為什麼這個問題很火的原因了——

它既能讓人覺得很簡單,簡單到嘲諷提問者,甚至是群嘲提問者;

它又是一個很深刻的問題,關係到人類對整個宇宙演化的認識。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

我是宇宙物理學,這就是我的回答。

10

一斤鹽溶於一斤水,得到的鹽水是兩斤重嗎?如果不是等於兩斤重的話,那麼是否說明質量守恆定理是錯的呢?

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

真的會有人去做實驗,將一斤鹽放入到一斤水當中,但是得到的結果往往不會等於兩斤,這是為什麼呢?我們知道如果我們將一斤鹽和一斤鹽放在一起,基本上就會得到兩斤鹽,為什麼放入到水裡產生的結果會不同呢?這是秤壞了,還是質量守恆定理其實是錯的呢?

鹽的溶解

如果我們預設使用的鹽是食用鹽的話,那麼一斤水能將一斤鹽都溶解了嗎?初中生都會告訴你這是不行的。在20℃的水裡,100g的水最多隻能溶解36g 的氯化鈉(食鹽),也就是說500g的水也只能溶解180g的食鹽,還會有剩下的320g食鹽在底部沉積。一般來說,溫度對溶解度有一定的影響,但是對於氯化鈉來說,溫度的提升對溶解度的影響很小。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

毫無疑問的是,加了鹽的水,會比之前的水更重,但是重量並不會等於溶解前水與鹽的質量之和,這是為什麼呢?這有可能是實驗過程中的操作失誤嗎?

質量與能量

有很多人會用質能關係來解釋這丟失的質量,也就是認為一斤水+一斤鹽=n斤鹽水+m斤鹽+ΔE。但是似乎用這種辦法來解釋的話,會讓人陷入一種莫名其妙的境地。怎麼說呢?按照這種說法,我們往一斤水中加入一斤水,我們得到的也很有可能不是兩斤水,因為水可能存在溫差,所以部分的質量轉化成了能量。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

按照這種說法的話,我們的生活不就亂套了嗎?如果我們說萬事萬物其實無時無刻地輻射能量,難道所有物質的質量每分每秒都在變化嗎?這讓人感覺太不可意思了。

微觀與宏觀

微觀粒子的行為我們是很難想象的,我們看到的是宏觀的事物,卻一定要用微觀的粒子去錙銖必較,這就讓人非常難受了。我們宏觀上看這兒差不多,但是卻有人非要說不行啊,微觀粒子在運動的時候會產生能量,質量會損失的啊。把研究微觀的不確定性原則徹底帶到宏觀的解釋當中,這感覺就是量子瘋魔了。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

此外,還有的人會說實驗條件不同會導致研究結果有很大差異的呀。我們不能否認溫度、溼度很多客觀條件是會影響實驗結果的,所以我們應該也要接受我們在普通條件下完成實驗的誤差。很可能你在攪拌的時候就把水或者鹽給損失了,很多因素還是有可能受到人為的影響的,無法做到100%的精準。

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質能守恆定理

不僅質量守恆定理是正確的,能量守恆定理也是正確的。這是我們應該堅守的自然法則,是不可動搖的。我還是不建議大家用過分微觀的角度去看事物,如果非要這麼想的話,當你把一斤食鹽放入水之前,食鹽中的粒子是不是已經和空氣中的水蒸氣結合了呢?被加入到水中的食鹽可能都超過一斤了。或者你已經量好的水,其實已經蒸發了一點,也不是一斤了。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

這就是我們用微觀角度去評判宏觀的問題所在,會陷入虛無的不確定性當中。1+1=2不好嗎?非要說一斤水和一斤水加起來不等於兩斤水,這是在挑戰什麼?一個橘子和另一個橘子加起來也不等於原來的橘子了?

一斤水+一斤鹽,就等於兩斤,怎麼說都是兩斤。

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小結:

1+1不等於2了,挑戰的是所有人的常識。科學家去研究微觀的世界,這並不說明我們要用微觀的現象來解釋宏觀,不然怎麼都說不通。如果所有的物質都是由粒子構成的,那麼每個粒子產生一點誤差,從宏觀上來看就完全不一樣了。我並不接受用愛因斯坦的質能定理用在這種問題的解釋上,頂不住啊。

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不是兩斤嗎?或許我常識有誤?質量守恆定律是所有人都知道的常識,在沒有化學反應的情況下,質量必然是前後相等的,這可能是我們上小學的時候老師就告訴我們的知識。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

但為什麼有人認為不是兩斤呢?其實在我看來認為不是兩斤也不能說錯,只是在我們眼中感覺他們有些鑽牛角尖,科學是細緻的,是極限的。因此有些時候研究某些內容的時候確實需要考慮很多很多,但往往在日常生活中這種細緻是沒用的!就好比牛頓力學與相對論的關係一樣,現實中也可以利用相對論計算的非常細緻,但並沒有意義!

所以這個問題產生的分歧在於兩個群體概念的不同,對於我們大多數人來說不需要知道為什麼會有細緻的不同,工作不同、社會角色不同對問題的剖析是不一致的。

為何“一斤鹽溶於一斤水是否得到兩斤總重”這樣的問題能引發熱議?難道不是嗎?

在我這裡你認為是兩斤我會肯定你,你說不是兩斤我也理解你,(前提是有科學依據)但我的日常生活只會告訴我是2斤。