物質不會消失對嗎？十斤煤燃燒後只剩一斤灰，9斤物質去哪裡了？

2020-10-18 星辰大海種花家

質量守恆是我們中學時候就學過的一個著名定律，在教科書上大家都明白是怎麼回事，但在生活中往往有很多因素擾亂我們的視線，比如話題中那十斤煤燃燒後只剩下一斤灰就是一個迷惑了很多人的話題，質量在哪裡守恆了，那9斤東西去哪了？

一、煤炭的成分與燃燒過程

要了解煤缺失的質量去哪了，我們必須來了解下煤炭的成分：

煤是古代的植物因地質變遷大規模埋藏於地下經過一系列生物化學和物理變化形成黑色固體可燃性物質！

煤的主要成分是碳，其他還有氫以及氧、氮與硫等，另外還有極少量的磷、氟、氯和砷等元素，碳、氫、氧是煤炭中的主要成分，佔95%以上！煤化程度越高，碳的含量也越高，煤炭的質量也越好！

上圖是一份煤炭的工業指標分析表，主要表現的是其發熱量以及灰分與水分等燃燒相關的指標，其他成分並沒有表現，煤炭在燃燒過程中，理論上大部分物質都可以轉換為氣體，比如碳燃燒成二氧化碳，氮變成二氧化氮或者其他氮氧化物，硫則成為二氧化硫！但這只是理論上的反應方式而已，而煤炭中仍然存在大量的其他成分，比如礦物質，或者煤矸石與泥土等，這些都是煤炭灰分的主要成分！

C+O2=(點燃)CO2↑

2C+O2=（高溫）2CO↑（不完全燃燒時發生）

2H2+O2=（點燃）H2O

S+O2=(點燃)SO2

CO2+C=（高溫）2CO↑

2CO+O2=(點燃）2CO2↑

H2O+C=(高溫）CO↑+H2↑

上述是煤炭燃燒時的化學反應過程，理論上這些都是氣體，因為水會在高溫下蒸發成水蒸氣，通過熾熱煤炭層時換被還原成一氧化碳+氫氣，然後再與氧氣反應成二氧化碳和水！

二、煤炭中的灰分

所謂的灰分就是煤炭完全燃燒後剩下的灰渣，一般煤的灰分比例從10%-40%不等，甚至可能更高！一般5000kcal/千克的煤灰分比例在20%左右！灰分的比例在一定程度上反映出煤炭的質量，但灰分和熱值並沒有直接關係，灰分的去處有幾處：

1、從爐膛以爐渣的方式冷卻後排出

2、隨煙氣從煙囪以飛灰的方式排出

灰分排放比例的話跟鍋爐的比例有差別，一般大型熱電廠的煤粉爐，90%都以飛灰的形式排出，10%則是爐渣！

一般環保鍋爐都會有一個飛灰與脫硫處理，否則這個對大氣的汙染是非常嚴重的，京津冀地區取消不環保燃煤鍋爐減少大氣汙染的政策無疑對改善大氣質量有極大的幫助！

三、煤炭燃燒前後質量真的守恆嗎？

我們前面廢話了那麼多，要說明的就是煤炭燃燒前後質量是守恆的，但事實上並非真正守恆，只是從一般意義上來衡量守恆而已，因為差異極小，是可以忽略的範圍！

科技發展進入到原子核的時代，我們要以新的眼光來看質量守恆，因為它已經被質能守恆所涵蓋，從廣義上來說，化學變化也是一種能量釋放，而根據質能守恆的方式來衡量，能量發生變化其質量必定會發生變化！因為化學變化儘管沒有改變原子的性質，但核外電子重新分布了，它們的能級發生了變化，這意味這質量改變了！那麼這個比例大概是多少呢？我們來做個簡單計算，看看一噸煤徹底燃燒後會少多少質量！

1千克標準煤炭的熱值：29306焦耳，一噸為：29270000焦耳。

根據E=MC^2，那麼M=E/C^2

即：3.26×10^-7克

這僅僅是一個可計算值，以現代科技任何一種的衡器都無法測量這個質量虧損，因為它實在是太小了！

現在我們可以回答標題所提出的問題了，十斤煤中大概會有2-3斤灰分，剩下的七八斤質量已經耗散在大氣層中了，另外大概有極小一部分已經轉換成了能量，而這些能量讓我們增加了我們這個世界的無序性，也就是熵增加了！我們所有的活動最終表現都會增加熵，即使可以在局部改變為熵減，但最終它還是增加的！

相關焦點

  • 物質是守恆的,10斤煤燃燒只剩1斤灰,那麼另外9斤物質哪去了?
    煤燃燒是常見的化學反應，煤中的可燃物質與空氣中的氧氣發生化學反應，生成二氧化碳、水等物質，其中絕大部分以氣體形式混合到了空氣當中，剩下少部分固體物質形成了粉煤灰、煤渣等等。化學反應中的物質守恆化學物質由原子組成，化學反應的本質就是原子之間化學鍵斷裂和重組，從而實現物質形態的變化，這其中就涉及能量的吸收或者釋放，煤燃燒是典型的放熱過程。
  • 1斤木頭燃燒後只剩不到1兩的木灰,那另外9兩多的物質去哪了?
    ，這堆灰比木頭的質量小很多，有時候我們就在想，木頭燃燒之後失去的那一部分重量到底是哪裡了呢？一大堆木材燃燒後只剩下一小堆木灰，消失的質量去哪裡了？後來一種新的理論建立可以完美的解釋木頭燃燒後失去的質量，這種理論就是質量守恆理論，所謂質量守恆定律就是指在一個孤立的系統中，任何物質不管發生什麼反應，它的總質量是不會發生改變的，質量守恆定律是自然界最基本的定律之一，質量守恆定律表示物質發生任何反應質量都不會消失，可是木頭的燃燒卻是減少質量的，這是怎麼回事呢？
  • 1斤木頭燃燒後只剩下不到1兩的灰,還有9兩多的物質去哪了?
    達到燃點：可燃物在助燃劑的作用下，要達到燃燒必須要突破一個最低溫度，這個最低溫度就是物質燃燒的燃點。不同的物質，其燃點一般都會有一定的差別，比如一氧化碳氣體的燃點650攝氏度、木材460攝氏度、無煙煤480攝氏度、白磷40攝氏度、汽油415攝氏度、酒精510攝氏度等等。
  • 一斤木頭燃燒後，只剩下不到一兩的灰，還有9兩的物質哪去了
    但只要我們仔細觀察，就會發現，幾乎所有物質燃燒之後都會出現虧損，而木頭的變化就是最明顯的，一斤木頭燃燒之後剩下的物質通常不足9兩，那麼，被消耗的物質又去了哪裡呢？木頭燃燒的本質就是木頭中碳、氫、氧等元素發生化學反應的過程，其中，碳反應後會生成二氧化碳、一氧化碳，而氫則會變成看不見的水蒸氣，剩餘的元素比如氮、硫等等則會形成氧化物，需要注意的是，這些物質都是會汙染空氣的，且都是以氣體的形式出現。
  • 木頭燃燒後只剩下很少的灰，其餘的物質哪去了？
    1斤木頭燃燒後只剩下不到1兩的灰，還有9兩多的物質哪去了？這並不符合我們所知的守恆定律啊，到底是怎麼回事呢？以前的人們肯定也注意到了，常見的木材、雜草燃燒以後，只剩下了一堆的白灰，那麼之前的物質都去哪了
  • 一斤水溶一斤鹽,最後重量是二斤嗎?為什麼?
    如果把一斤鹽放到一斤水當中，最後的結果就一定是兩斤嗎？根據質量守恆定律，照理說，一斤水溶一斤鹽的情況，就應該是2斤，因為物質是不滅的，整個過程的質量就應該守恆的。如果我們從微觀的角度來看，整個過程中，構成物質的粒子實際上並沒有發生任何變化，質量也就不應該增加或者減少了。
  • 1斤木頭燃燒後只剩下不到1兩的灰,還有9兩多的物質哪去了?
    化學反應：質量守恆以前的人們肯定也注意到了，常見的木材、雜草燃燒以後，只剩下了一堆的白灰，那麼之前的物質都去哪了？其實關於這個問題人類很早就知道了其中的一部分原因，並給出了當時看來比較準確的解釋，不管當時解釋的是不是很完善，但這個問題並沒有困擾人類多長時間。
  • 一斤水溶一斤鹽,最後的重量一定是2斤嗎?答案沒那麼簡單
    ，最後的結果就一定是兩斤嗎？　　根據質量守恆定律，照理說，一斤水溶一斤鹽的情況，就應該是2斤，因為物質是不滅的，整個過程的質量就應該守恆的。如果我們從微觀的角度來看，整個過程中，構成物質的粒子實際上並沒有發生任何變化，質量也就不應該增加或者減少了。
  • 科學菌:一斤水溶一斤鹽,最後的重量一定是2斤嗎?答案沒那麼簡單
    如果把一斤鹽放到一斤水當中，最後的結果就一定是兩斤嗎？ 根據質量守恆定律，照理說，一斤水溶一斤鹽的情況，就應該是2斤，因為物質是不滅的，整個過程的質量就應該守恆的。如果我們從微觀的角度來看，整個過程中，構成物質的粒子實際上並沒有發生任何變化，質量也就不應該增加或者減少了。
  • 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？
    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？
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