物質是怎麼消失的？一噸的木頭燒成灰，其它物質怎麼就消失了？

2020-10-18 星辰大海種花家

一噸木頭燒成炭還是不少的，但如果任其燒盡那麼就只剩下一小堆灰燼，剩下的物質就不多了，而煤炭的狀況也類似，熱值高的煤炭灰分比例比較低，熱值低的煤炭灰分比較高，灰分從10%-40%甚至更高。那麼問題來了，剩下的那些物質去哪了呢？

木材的燃燒過程

木材燃燒是一個司空見慣的過程，但要說其過程可能大家都有點糊塗，要說清楚過程，必須先來了解下木材的成分，因為燃燒就是一個劇烈的化學反應過程，木材的成分與之關係非常大！

高度放大的木材圖像，顯示纖維素纖維糾

木材的主要成分是纖維素，它是一種多糖，是植物細胞壁的主要結構成分，與半纖維素和果膠以及木質素結合在一起，構成了不同品質的木材，人體腸道內不含纖維素酶，因此即使人吃了木頭也不能消化，但很多以木材為食的白蟻或者蛀蟲有，所以它們能以木材為食！但無論這些纖維素或者半纖維素與果膠比例有多少差別，最終都是有碳氫氧元素組成三者比例為：

  • 碳約佔44%

  • 氫約佔6%

  • 氧約42.5%

  • 0.5%以下氮

  • 1%以下礦物質灰分

燃燒過程：木材在受熱時將會產生裂解反應，200℃主要生成形式是二氧化碳和水蒸氣以及甲酸乙酸以及各種易燃氣體，在200～280℃產生少量水汽及一氧化碳，在280～500℃，產生可燃蒸氣及顆粒；在500℃以上則主要是碳。

碳完全燃燒時生成二氧化碳，不完全燃燒時則生成一氧化碳，木材在燃燒過程中會內焰因氧氣不充分生成一氧化碳，等氣體跑到外焰時將會參與燃燒！二氧化碳和一氧化碳和水蒸氣將通過燃燒過程排入大氣，其他不可燃燒的礦物質等將遺留形成灰燼！

木材中的灰分比例大都不超過1%，草料類的灰分比稍高大約2%左右！一噸木材燃燒大約只留下10千克灰分，當然還有飛灰在燃燒過程中飄走了！

化學法應中的質量守恆

木材燃燒是化學變化過程，所有物質前後並不會發生改變，僅有的只是它們之前不同元素的組合方式發生了改變，而且在這個過程中氧氣參與進來了，因此木材燃燒總的質量是增加的，但氧氣加入後的燃燒反應生成大量二氧化碳和一氧化碳等這些氣體，隨風就不見了，留下一堆灰燼，給我們的感覺就是木材燃燒之後有質量不見了！其實在一個封閉系統中燃燒，質量前後是不會變化的，這就是化學反應中的質量守恆。

曾經歷史上出現過的燃素說並不是這樣認為，因為大家都發現可燃物燃燒之後都變輕了，所以認為可燃物因為含有燃素，燃燒過程釋放了燃素所以質量變輕了！但拉瓦錫在鎂的燃燒過程中發現，燃燒後的氧化鎂質量不減反增，所以燃素說就此破產了！

化學反應質量守恆就是由此發展演化出來的。

質量發生改變的燃燒

時間進入二十世紀初，愛因斯坦發表了《論動體的電動力學》的第二天接著發表了《物體的慣性和它所含的能量有關嗎？》，前後兩篇論文構成狹義相對論的核心，而後者則是著名的質能等價方程！

很多朋友以質能方程是愛因斯坦發現為由，認為他在原子彈和氫彈上做出決定性的貢獻，但其實愛因斯坦和核彈只有半毛錢關係！不過質能等價方程完全可以計算裂變和聚變過程中產生的質量虧損，以及過程中所釋放出的巨大能量！

當然上述過程指的是原子核內部的過程，但其實請不要忽略的一個結果就是，所有在有能量發生的過程都將伴隨著質量變化，即便它是一個化學過程，只是化學反應產生的這點質量變化實在是太可憐了，甚至沒有任何一個天平可以稱出來你家今年冬天取暖燒掉的煤有多少質量虧損，但卻已經可以讓你冬天在家裡光著膀子橫著走了！

比如100噸煤燃燒產生的質量虧損：

1千克標準煤：29260000焦耳

100噸為：2926000000000焦耳

那麼質量虧損為：0.00325克

估計得找個很精確的天平才能測得100噸煤燒掉後的質量虧損。

所以這個質量損失可以忽略不計，化學反應前後質量守恆也只有吹毛求疵的時候，或者跟人家撕逼的時候拿出來顯擺一下，實際操作是不可想像的。

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