一吨糖加入一吨水中,最后得到多重的糖水?

神奇的问题再次出现了,之前在悟空就有人提问一斤的盐加入到一斤的水中的问题。而这一次水变成了一吨,而把一斤盐变成了一顿的糖,结果当然就是两吨了。这就是最简单的质量守恒问题,因为整个过程没有发生化学反应,也就没有物质以气态的形式逃脱,理论上最终的质量就不变。

假设题目中所说的糖是蔗糖,查找资料可以知道蔗糖的溶解度为204克,溶解度的定义是在20摄氏度温度下,气压为标准大气压,100克水中所能溶解的物质质量。按照这样的定义那么也就是说标况下100克水可以溶解204克的蔗糖,那么一吨的蔗糖就可以完全的溶解在水中,最后得到的糖水还不是饱和溶液。

这个物质溶解的过程只是物理变化并不涉及质量的变化,即使存在化学变化那么化学反应前后的质量也是守恒的,这个理论在哪里都能说的通。

但是如果在操作的过程中出现了问题,整个系统和外界发生了能量上的交换,即使是最简单的热量交换,在某种意义上来说也是质量发生了变化,因为按照爱因斯坦质能方程,质量和能量实际上是一回事,一个系统能量发生变化意味着质量发生了变化,当然这个变化是微乎其微的。

如果这样深究起来这个问题就完全没有意义了,例如很容易就会发生一顿蔗糖质量增多的情况,因为这样会从湿润的空气中吸收水分,而一吨的水在温度变化时也会发生蒸发质量减少。蔗糖作为固体溶解后分子运动速度加快,这意味着溶解的过程实际上是有能量的变化的。温度的微观意义就是分子的热运动剧烈程度,溶解过程如果有温度变化,那么就回到上边所说的,质量变化了。

但是这种变化非常微小,至少目前的科技水平是无法测量出来的,那么理论上来讲1吨糖1吨水结果就是两吨的糖水不饱和溶液了。对于这样的问题,大家不要太过于当真,看看就好实际意义不大!

文/杜若,图片来源网络侵删。