为何“一斤盐溶于一斤水是否得到两斤总重”这样的问题能引发热议?难道不是吗?

bdqnwqk5个月前基础11

首先要确认一件事:一斤水+一斤水是否等于两斤水?如果有人连这个等式都要否认,那么就不必继续讨论一斤水+一斤盐是否等于两斤这样更复杂的问题了。如果有人真的去做实验,那么很可能他会发现一斤水+一斤盐的确不等于两斤,那么这时候应该怎么思考这个问题,可以判断出一个人的思维逻辑的严谨程度。

对于,认同一斤水+一斤水=两斤水的人来说,当他做实验发现一斤水+一斤盐不等于两斤的时候,他会首先去检查秤是否出了问题,而不是首先去质疑质量守恒的基本自然规律被打破了。

然后,这道题中的“溶于”这个词也许是个陷阱,而“两斤总重”的说法也显得模糊不清,两斤总重的啥东西?是两斤总重的水还是盐水还是盐水和未溶解盐的混合体系,在问题中全都语焉不详,这就让该问题在讨论时,有了各种可以操纵利用的空间。

如果这里的盐,默认就是食盐。那么,一斤盐是无法溶在一斤水中去得到总重两斤的盐水。

这是因为普通的食盐,在20摄氏度的情况下,溶解度为36克,即每100毫升水中最多溶解36克盐。而一斤水为500克,水的密度在20摄氏度的情况下近似为每毫升一克,所以也就是大约500毫升水,它最多只能溶解180克食盐。因此,把一斤盐放入一斤水中即使搅拌足够长的时间,依然会剩下许多盐无法溶解,那么此时都不用秤,凭逻辑我们就能判断,盐水的重量肯定不足两斤。

其次要考虑各种人为或其它原因造成的误差这种误差有许多来源,其中一些可以被我们立即察觉,比如为了促进食盐的溶解速度,我们可以通过快速搅拌的方法来加速,可是这种做法也就可能让水或盐水飞溅到了杯子外。这种飞溅即可能肉眼能看到,也可能肉眼无法看到。

当然,有人会认为,既然人为操作容易引发误差,那么如果不搅拌,静静地放置在那里,等待食盐慢慢溶解呢?那也不行,随着时间的流逝,水会慢慢蒸发到空气中,在一个敞口的容器中,您要是放上三五天,可能连水都消失不见了。除此之外,我们还得考虑到空气中也可能有物质会溶解到水或盐水中,这些因素都会影响最终有多重。

所以,要想真的知道一斤水+一斤盐到底有多重的精确结果,您需要把它们装在一个重量已知的密闭的容器中去,而且容器本身不会快速和空气发生任何可以觉察的反应。比如一个简单的塑料瓶或塑料桶。

当你把一斤水完全倒入一个装了一斤盐的塑料桶中,然后关上瓶盖。看看重量是否为两斤,如果是,那么你可以每天称一次,看看重量发生了巨大改变(这是因为秤本身可能会有一定的测量误差,会偏多偏少一点点),如果没有,那么一斤水+一斤盐等于多少斤,这问题就被彻底解决了。

谁要是能在一个严密的实验中证明一斤水+一斤食盐 不等于两斤,那么他就一定可以拿诺贝尔奖,因为他用一个简单的实验的就推翻了质量守恒定律。

没有愚蠢的问题,只有无趣的回答,希望我的回答足够有趣而严谨

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“一斤盐溶于一斤水是否得到两斤总重?”这问题看似简单,实际不简单,想要得到两斤必须保证没有能量变化。下面由浅入深,吹毛求疵一下,看看爱因斯坦眼中的答案是什么。

错觉在温度恒定的情况下,一斤水+一斤水=两斤水,这没人有疑问吧?如果有问题,肯定是秤坏了!水加水没有问题,为何水加了一斤其他的物质就会引发议论呢?

或许是“固体”的食用盐在水中溶解消失了,给了一些人错觉:盐是不是凭空消失了?那么质量是不是减少了,不守恒了?实际上很多时候,质量确实减少了。

理想状态下才能守恒如果实验是在恒温,密闭的容器中进行的话,质量肯定守恒。例如:室温、水与盐都恒定在20℃,一斤盐倒入一斤水的容器,最终就是两斤。不过,有一半以上(约为320克)的盐沉淀在水底,无法溶解。

温度整个过程中没有发生改变是必要条件!如果没有这些条件限制,一斤水加一斤盐大概率不等于两斤,因为能量也需要守恒!

能量的坑大多数人对质量比较清晰,拿在手上沉甸甸的,但是对能量就比较模糊了。我们感受到的光与热,本质都是感受到了能量,而质量的本质就是能量。

如果你有一把“神奇无敌”大砍刀,随便拿个东西,一分二,二分四,四分八,这么剁下去,最后你会发现无论再怎么分也分不下去了。因为最终都被切割成不可分割的粒子。一开始我们以为这种粒子是原子,最后在高能对撞机下,科学家发现了61种比原子更小的基础粒子。

这些零维基础粒子,自身并不具备任何静态质量的。质量是不同粒子基于自身的特性与其他粒子发生相互作用产生的。比如电子带电荷(负)与带正电的质子(复合粒子)会出现异性相吸的情况。它们并不相接触,就像磁铁“隔空”会出现吸引(排斥),这种现象的纽带是光子。

排斥现象就像湖面上有两艘船,上面各站着一个人,面对面互相传球,渐行渐远。吸引是他们背对背扔回旋镖,于是越靠越近。光子是回旋镖,还是球,取决于电荷,这种相互作用叫做电磁力。

宇宙万物的底层法则就是四种最基础的相互作用,除了电磁力扔光子,还强力(夸克扔胶子)、引力、弱力以及赋予粒子质量的希格斯机制(希格斯玻色子)。总之,质量源于粒子之间的相互作用,即万物本无质量,一切源于能量。

回到盐和水的问题,如果发生温度变化或者能量的散失,那么质量肯定不等。例如:加盐过程中,发现密闭容器中盐溶解不了了,于是给盐水适当加热。最终,升温的盐水混合物质量绝对大于两斤。因为温度提升了,能量增加了,即质量增加了。同理,温度下降了,质量减少了。不过这种差别非常微小,可以用爱因斯坦的质能方程计算:

利用热量公式Q=c*m*△t 计算出增加(或减少)的能量,代入质能方程m=E/c^2得到变化的质量。由于水增加的能量很小,再除以光速的平方,得到的质量至少是小数点16位往后,这种微小的质量变化一般的电子秤,测不出来。

质能公式也预示着亏损少量质量能爆发出极大的能量,这就是原子弹威力的来源。

审题的坑除此之外,题目也有问题。一斤盐并无法“溶于”一斤水,因为水温20℃时,100克水,最多能溶解36克食用盐。即使100℃,也就39.8克。因此盐无法完全溶于水中,那么题中的“两斤”指的是盐水?还是盐与水的固液混合物?盐范围很广,没有明确,如果不是食用盐(氯化钠),问题就复杂了。硝酸铵盐溶水会降温,有些盐会发生升温,能量变化会引起质量变化。

因此,能量变化会引起质量不守恒的假象,但质能必然守恒。