1 斤木头燃烧后只剩下不到1两的灰,还有9两多的物质哪去了?

远古人类在进化发展的过程中找到了“火种”,并且学会了使用火来处理食物以及应对其他野生动物的威胁,火的使用大大加快了人类进化的历程。尤其是对食物的加热处理,可以让远古人类更好的吸收营养物质,同时免受一些细菌病毒的侵扰,这对于早期没有任何医疗手段的老祖宗来说至关重要,某种意义上来讲增加了人类的平均寿命。

可以说人类使用火已经二三十万年了,但实际上真正了解燃烧本质,还是在最近几百年间。一斤的木头燃烧后质量损失,仅剩下很少的草木灰,而对于丢失的那部分质量人类一直无法准确的掌握,最开始提出的是“燃素假说”,这个学说延续了能有一个世纪。当然我们现在已经知道这个假说是错误的。

燃素假说认为物质可以燃烧是因为物质中含有可燃的要素,并且它们是气体形式的,当然少的时候它们进入空气并且和空气结合,从而发光和发热,这也可以很好的解释燃烧后质量减少的问题。这种假说把燃烧的本质完全归纳成燃素,只要是能燃烧的物质失去燃素之后就会变成灰烬,即使是金属也不例外。

但是随着发展和燃烧现象越来越多,燃素学说也逐渐的被动摇。十八世纪俄国化学家洛蒙诺索夫改变了思路,他在密闭容器中进行燃烧实验,发现燃烧前后密闭容器的总质量是没有变化的,并且这个实验很多其它化学家也尝试去做过,结果都是一样,在这里燃素学说逐渐的被更多人所质疑,氧化反应被更多人所理解接受,那就是燃烧是需要额外的氧气,一种物种变成另外一种物质,但是总质量并不会发生改变。

在此之后质量守恒取代了燃素学说,在一个孤立系统中燃烧前后的质量是不会发生改变的,那么日常生活中所看到的一斤木头燃烧剩下一两的灰看起来质量减少了,但如果把整个地球看成是一个孤立系统,那么这样的燃烧反应质量也是不会减少的。木头中的主要元素是碳、氢、氧,占据比例超过90%,最后经过燃烧大部是和氧气发生化学反应生成气体,如二氧化碳、一氧化碳等等,而剩下的灰烬主要是一些无机盐等。

所以说1斤的木材发生燃烧,剩下1两的草木灰,损失掉的质量都变成气体进入大气层了,但如果在密闭容器中发生这样的反应气体无法逃脱,最后的质量在化学反应前后是守恒的。

当然如果继续深追的话还需要考虑到爱因斯坦的质能方程,宇宙中最本质的就是物质和能量,而爱因斯坦认为某种意义上来讲物质和能量是等价的。燃烧反应中必然会释放热量,其实这也就意味着质量的减少,当然一般我们都认为可以是忽略不计的,对于燃烧反应遵循质量守恒就是正确的,如果更严谨一些可以说成是质能守恒。

并且也完全可以从微观角度来理解,在整个燃烧反应的过程中,最多是微观粒子分离重新组合的一个过程,但是并不会影响到原子。也就是说化学反应前后各个原子的总个数是不会变化的,只不过发生了重新分配组合,这也是你在化学课上学习到的化学反应方程式配平的核心。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。