本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽
作者:文/虞子期
提問的人問題「一斤鹽溶於一斤水是等於兩斤重嗎?」(單位重量與質量的問題,我們不討論,大家注意區分)這好比大家問「1+1=2」是不是對的一樣,這個問題可能會存在兩個方面的爭議,有人說就是兩斤重,有些人會說不是兩斤重,甚至還有人專門去做了實驗來證明,一斤鹽溶於一斤水等於兩斤重是一個「錯誤」的答案,所以確實引發大家熱議算是正常的,畢竟我們利用實驗來證明了這一個問題。
實驗是為了證明某種結論,但是在不同的實驗之中,我們可能會得到不一樣的結論,所以這必然存在一個誤差值,我們要了解一斤鹽溶於一斤水是否等於兩斤重,首先來看看「溶解度平衡」的問題。
溶解平衡是否能夠實現?
要將一斤鹽溶於一斤水之中,無論站在任何角度,都很難達到溶解平衡,或者說根本做不到,並且在鹽溶於水的時候,必須要在某溫度,某氣壓下達到穩定平衡,才可能做到完全的溶解,很明顯,這樣的條件是不可能。在我們的大氣狀態之下,不同溫度之下,水和鹽的溶解肯定是有損失。所以這樣的結果就會達到實驗的結果,這也剛好說明了「一斤鹽溶於一斤水是等於兩斤重」是錯誤的。
所以溶解平衡不能做到,那麼一斤鹽溶於一斤水是等於兩斤重也是做不到的。而在溶解鹽的時候,要想快速溶解在水裡面,我們上面說了要遵循一定的條件才行,例如需要升溫,需要攪拌這樣才能夠做到,如果我們在低於鹽溶解度溫度的狀態之下,直接將鹽放入水中,那麼最終部分的鹽始終不會溶於水,而是會以「固態」的形式存在,只要保持的狀態不變,那肯定是變不了的。
那一斤鹽溶於一斤水是等於兩斤重,到底對不對?
其實上面我們已經說出來答案,那就是「一斤鹽溶於一斤水是等於兩斤重」,而實驗結果說的「一斤鹽溶於一斤水是等於兩斤重」是錯誤的,是因為在大氣環境之下,出現了「損失」,所以總是出現了偏差。而我們要想得到精確的這個「一斤鹽溶於一斤水是等於兩斤重」的答案,必須要在完全封閉的狀態之下實施,但是這樣在我們生活之中,是無法做到的。
其實這相當於就是做了一個「能量守恆定律」的實驗,要保證「絕對」的無損失,肯定是做不到的。能量守恆定律的理論就是能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只會出現形式上的轉換,而能量的總量保持不變,這個能不能保證?如果能保證的話,那麼你將一斤鹽溶於一斤水,答案肯定是等於兩斤重,所以在我們生活之中是做不到的。
這也就是為何有人說一斤鹽溶於一斤水是等於兩斤重是錯誤的,根本沒有計算在溶解時候的損失,舉個簡單的例子,當手動溶劑時候產生的誤差就明白了,例如你用橡膠輥去溶劑鹽,在你溶解完成的時候,橡膠輥會攜帶一部分,然後在大氣的條件之下也會出現蒸發,所以這部分的損失肯定會減少整個溶解的精確結果,這就是大概的情況,大家應該明白了。
如果沒有能量損失,無敵工具就面世了
大家應該知道,在公元12世紀之前,就有「永動機」的概念,並且最早在13世紀時時候,最早、最著名的一個永動機設計方案就已經出現在了世界上,同時大規模研究和發明永動機的人不斷湧現,但是結果呢,永動機是不可能製造出來的,這個結論也被大部分的人所認可。而能量守恆定律就否定了永動機的出現,因為你是不可能做到的。
當然也有部分的科學學者,還是在「一根筋」的進行研究,並且持續不斷的付出,這也不知道為什麼,可能這就是「頑固」的思想。我們上面也說了,永動機違背的能量守恆定律,除非沒有能力損失才行,但是在世界上是不可能做到的,就算是人類儘量壓縮某個物體的能量損失,但是結果也是做不到「絕對」,所以完成不了這種研究,同時在能量守恆定律的時候,永動機也還違背了熱力學第二定律。
所以綜合情況來說,如果沒有能量損失,無敵工具就面世了,但是事實告訴了我們,這是不可能的。同時這也再次說明了一個問題,那就是「一斤鹽溶於一斤水是等於兩斤重」答案是對的,但是在實驗之中我們是得不到這麼精確的數據,因為這部分的損失永遠無法否定,所以要是誰能夠證明一斤鹽溶於一斤水是不等於兩斤重,那麼此人必將是「天才」,但是這個人永遠不可能出現。