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化学能与核能一样都来自质量亏损吗?

来源:新能源网
时间:2024-08-17 12:36:29
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化学能与核能一样都来自质量亏损吗?问题描述:化学能与核能一样都来自质量亏损吗?领域专家:答:严格意义上说,化学能的释放,肯定伴随着质量亏损,化学能的释放和储存,表现为整个原子的质量

问题描述:化学能与核能一样都来自质量亏损吗?

领域专家:答:严格意义上说,化学能的释放,肯定伴随着质量亏损,化学能的释放和储存,表现为整个原子的质量变化。


但是高中说的质量守恒,一般意义下也是对的,因为伴随化学能释放而损失的质量,几乎可以忽略,只有核反应中,质量亏损才明显。

要理解这个质量亏损,我们需要理解质能公式。

质能公式告诉我们,质量和能量是可以相互转化的,它们同一事物的不同表现形式。


化学能的实质,是原子最外层的电子的转移和改变,使得原子能级发生变化,过程中吸收或者释放的能量叫做化学能。

能量释放的结果,就是原子的平均质量出现了亏损,其大小满足质能公式。


比如氢气燃烧:

2H2+O2=2H2O,ΔH=-286KJ/mol;

可以计算:2千克氢气和1千克氧气燃烧,放出的能量143000KJ,约42千瓦·时的能量。

根据质能公式,其中亏损的质量为:

Δm=1.43×10^8/299792458^2=1.59×10^-9千克;


可以看出,这个质量亏损是非常小的,在化学反应中,完全可以忽略。

所以高中说的化学反应中质量守恒,在一般意义下是正确的;但是在相对论意义下,就需要进行修正。

不但如此,还有很多相对论的结果,比如手电筒射出的光,因为光是带能量的,所以严格地说,整个手电筒也是存在质量亏损的呢。


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领域专家:化学能与核能严格意义上来讲都来自质量亏损,只是对研究学习普通化学无关痛痒,因此中学教材上一般不提,但在量子化学中就要考虑这个问题了。中学中学过的质量守恒定律与能量守恒定律,在物理学中合并成质能守恒定律,才算严格正确。

化学能本质上是电磁能。化学能来源于化学反应中的原子外层电子的得失与跃迁变化,化学反应对外表现为发光发热,光与热都是电磁辐射。电场与磁场都具有质量与能量。

能量的变化必然会引起质量变化,质量与能量可以相互转化,它们是密不可分的。等你把质能方程E=mc^2理解了就明白了。化学反应引起的质量亏损很小,因此一般忽略不计,而核反应则很明显。想真正理解这个问题,要从电子层面上来理解。化学反应中化学键的的断裂与结合,本质是电子的跃迁与得失,是原子外层电子结构的变化。电子能级的改变要吸收能量与放出能量,电子的质量必然会发生改变,表现为原子的质量改变,当然会有质量差ΔE。

化学广义上来说,可以算作物理学的一个分支。所有科学定律只在一定条件下适用,就像牛顿经典力学,严格意义上来讲,只是相对论在低速状态下的近似正确。低速状态下,由于相对论效应很弱,可忽略不计,所以经典物理仍可以用于我们的日常生活。

领域专家:根据质量守恒定律与运动产生热能道理。化学能与核能并不是来自质量亏损。 化学能即是分子中的原子位置结构发生改变,相同或不同原子发生重组运动,组成新物质的分子。核能则是原子内的核(中子)发生重组运动。如铀丶钚弹发生的是裂变重组,氢弹刚好相反,发生的是聚变重组。