一斤盐一斤水相溶,为何很难得到两斤盐水?爱因斯坦:质量即能量

一斤盐加在一斤水里,总共会有多少斤盐水?

有人会说肯定是两斤,根据质量守恒质量不会凭空消失也不会凭空产生,盐和水不会发生化学反应,没有气体生成,那么总质量是两斤

这样说不完全对,因为问的是盐水的质量不是整体

其次,也没有说在哪里兑盐水,万一,在爱因斯坦假设的时空隧道里呢?

一斤盐一斤水相溶,为何很难得到两斤盐水?爱因斯坦:质量即能量

盐溶于水

盐与水与盐水

根据质量守恒定律,一斤盐和一斤水混合,总质量是两斤这无可厚非,但是得到的盐水不一定是两斤

首先我们得明白,盐水的质量与放多少盐无关与溶解在水里的盐有关

我们来看看盐在水中的溶解度20℃的时候,盐在水里的溶解度是36g/100g,即100克水里只能溶解36克盐

一斤等于500克,一两等于50克,一钱等于5克。

20℃的时候只能溶解180克的盐,剩下的320克盐会沉在水底

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一斤重的盐

如果我们连同整个烧杯一起称重,那么自然是两斤,可是只测量盐水的质量,应该只有一斤三两六钱

如果我们加热水,让盐的溶解度上升,到100℃水沸腾盐的溶解度为40g/100g,即100克开水里面溶解40克盐,忽略掉水蒸气蒸发,这一斤水溶解的盐有200克,此时的盐水重量是一斤四两

我们知道标准大气压下,水的沸点为100℃,再怎么烧都只有这个温度。

所以正常情况下盐水的极限可能就是一斤四两

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盐水是透明的

当然我们可以增大压强增加水的沸点,让它达到极限的374℃说不定可以得到2斤的盐水

以上所说的盐,指的是食用盐氯化钠,在化学上,盐是一个大类,不单单只有氯化钠一种。

如果我们使用的盐名字叫硫化铝,将它放进一斤水里面,二者会发生反应生成氢氧化铝硫化氢

硫化氢是气体,就是我们常说的臭鸡蛋味道,它会逃逸到空气中,最后称重,这个时候的总质量也不是两斤

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水标准大气压下沸腾

况且,这个实验没有说在哪里溶解盐,万一是在爱因斯坦的狭义相对论环境中呢?

我们以氯化钠为例,在它溶解到水中后,水里会出现钠离子氯离子,它们在水中自由运动

如果这些离子的运动速度达到了光速,可能这杯盐水就不再是我们认识的盐水

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钠离子和氯离子

质量与能量

人类历史上最强大的能量,来自最小的原子,而它产生的能量来自它自身的质量和速度

宏观物理中,质量是质量、能量是能量,它们二者没有关系,而且质量是不变的

这是因为在宏观情况下,我们肉眼能看到的一切,运动速度太慢了

爱因斯坦将人类的视角调整到了另一个维度,当物体的运动速度达到光速的情况下,它产生的能量是质量与光速平方的乘积

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质能方程

即便是我们肉眼看不见的原子,也能产生巨大的能量

如果这杯盐水是在相对论的世界里,盐水里面的水分子、钠离子、氯离子以光速运动,这杯盐水或许就不是咸那么简单了,它是直接炸了

盐水产生的能量,或许能够炸毁整个地球,这不是盐水,而是“盐子弹”!

根据爱因斯坦的质能方程可以得出质量与速度的关系,运动速度越大质量就会越大

一斤盐一斤水相溶,为何很难得到两斤盐水?爱因斯坦:质量即能量

质量会在光速运动的时候具有巨大能量

如果将这杯盐水放入正在光速飞行的飞船中,那么它的总质量就不是两斤了,而是无穷大,这种情况理论上是不存在的

综上所述,如果不是在地球自然情况下,而是在速度非常大的情况下,盐和水的总质量不可能是两斤,反而会大于两斤,速度越大,盐与水的总质量就越大。

因此,如果不把盐与水相容的条件说清楚,整个盐与水组成的体系很有可能无法遵守两斤的恒定

这也是物理的神奇,不同条件下,事情会超过人们的认知

就像量子物理学家、哥本哈根学派奠基人玻尔所说,如果一个人听完量子物理不生气,那说明没听懂,因为物理有的时候就是颠覆人类经验的

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玻尔和爱因斯坦

不可思议的物理世界

盐溶于水是物理变化,不会诞生新的物质,遵守质量守恒定律,这是宏观物理告诉我们的。

但是换一个体系,这些统统都不成立,比如盐水毁灭世界盐水质量超越地球

人类最初对物理的认识来源于生活中的经验总结,这其中很有可能出现一定的误差

比如人们会认为一个物体只存在一种状态,不可能呈现两种状态,它是什么就是什么。

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常温下的盐和水

然而量子物理学家告诉人们,之所以人们认为一个事物只有一种情况,是因为人们的眼睛已经看到了,看到了所以就可以确定状态。

如果将一只猫放入密闭空间,里面准备一瓶毒药,再放入放射性元素

放射性元素有概率发生衰变,产生的辐射打碎毒药,将猫毒死;也有可能放射性元素相安无事,所以猫也没有任何危险

在没有打开密闭空间的情况下,猫既是活的也是死的,就出现了“半死不活”的状态。

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薛定谔的猫

这就是量子物理中著名的薛定谔的猫,直到现在,人们还在为了这只“生死不明”的猫争论

就像量子物理已经诞生了100多年,却依然有很多人认为它不是物理问题,而是哲学。

这也折射出了宏观条件对量子物理的局限,或许很多量子物理的问题是没办法在宏观环境下解决的。

或许关于量子物理的争论会在未来的某一天得到解决,就像禁锢了物理世界2000余年的旧理论,被后世的物理学家们一一打破。

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量子物理代表人物

物理的历史

今天的物理研究包括四个研究领域:凝聚态物理,也就是我们常说的宏观物理,经典物理;原子、分子和光学物理,介于宏观与量子之间;高能/粒子物理,也就是所谓的粒子碰撞、核聚变与裂变等;天体物理,也就是天文学。

这其中,宏观物理脱胎于哲学天文物理脱胎于占星术微观物理近代才兴起的,可见物理大厦也不是一朝一夕就建好的,它足足跨越了2000多年,期间走过很多岔路。

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物理公式们

比如亚里士多德认为,物体运动是因为提供了力,没有力的物体就不会运动。

但是牛顿第一定律否定了亚里士多德的说法,在牛顿的理论中,如果一个物体没有受力,它会静止或者做匀速直线运动

比如惯性,如果我们在一个没有阻力的情况下,撤掉了外力,那么物体会沿着之前运动的轨迹做匀速直线运动

亚里士多德这么认为,是因为真实的情况下是有阻力的,所以物体最后都会停下来。

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亚里士多德

亚里士多德还认为地球是宇宙的中心,这一条理论被奉为圭臬禁锢了当时天文物理的发展

伽利略因为支持日心说,70多岁的时候还被抓去坐牢,最后在软禁中走完了自己生命。

当然这不是伽利略第一次反对亚里士多德的学说,他还认为自由落体与物体的质量没有关系,这与亚里士多德所说的质量大的物体下落速度更快相悖。

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近代物理奠基人伽利略

惯性原理一样,亚里士多德这么说,是因为现实中有空气阻力,物体下落的速度与质量、形状有关

伽利略所说的自由落体是忽略空气阻力的,因此下落速度与质量没有关系。

如果是2000多年前,人们可能会为了验证一斤盐溶于一斤水有多重,使用工具称重,最后得出它们的总质量是两斤,但是盐水没有两斤的结论。

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实验室测量质量的天平

但是他们无论如何也无法得出,盐水的质量可能会无穷大,因为那个时候的他们不知道质量与能量还有关系。

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