当物理与化学相遇，我就凌乱了。高手走过路过不要错过，求详细解释。

Question

（1）化学反应质量守恒，E=mc^2,那么反应物与生成物能量相同，再考虑热效应，能量又不守恒了。同理，若能量守恒，质量又不守恒了。咋回事？
（2）同样的2份硫酸，同样的2个弹簧，一个自然长，一个压缩固定，分别放进，最终那份溶液温度高？物理角度，弹性势能可以转化为内能；化学角度，物质形状不影响反应热。到底怎样？
（3）关于带点小棒使细水流偏转，化学老师说水是极性分子，物理老师说是感应起电。我觉得都只说对了一小部分，到底是什么原理？

Answer 1

（1）能量永远是守恒的。反应物与生成物能量的确不相同，但反应后总能量（包括热能，电能等）等于反应前。质量也是守恒的，但同理，不是反应物与生成物质量相同，而是反应物与生成的各类物质质量相同（包括辐射，各种粒子等）但由E=mc^2，反应释放的能量只需极少质量，因此，说化学反应质量守恒可行。如果是核反应，就可以看到较明显质量亏损（释放中微子等）
（2）这里弹簧是由于与液体摩擦放热，你也承认，弹性势能可以转化为内能，即，这些热来自于弹簧，属于体系所有，而非硫酸反应热。（反应热是有定义的，这里没有化学反应）
（3）基本力有四种：万有引力，电磁力，强力，弱力。这里不考虑后两者。电磁力强于万有引力，在这里是主要作用。说水是极性分子，是指电子对有偏向，易发生电磁作用。换句话说，化学老师、物理老师都指的是电磁作用。只是一个讲的偏重宏观，是一个笼统而强概括性的回答；而化学老师偏重微观，只讲了一方面，没有涉及带电小棒。
求采纳！

Answer 2

(1)质量守恒，能量守恒，都没有问题。
E=mc^2表述的是物体对应的全部能量，包括机械能和内能等。反应前后因热效应产生的吸热或放热的能量，也算在E=mc^2里，是物体具有的能量，只不过因为反应后的产物与外界环境温度不同，有热量交换。换句话说，反应涉及了吸放热，就意味着这不是封闭系统，反应物和外界有能量交换，看起来当然能量不守恒了
(2)要确定弹簧是如何固定的，假使用一根不与硫酸反应的绳子固定，首先，实际上绳子由于有张力，所以也是有能量的，在它张力消失时，也会有能量与外界交换，一般为内能。其次，一般无法保证直到弹簧反应完全，弹簧与绳子的连接都不断裂，因此弹簧在反应过程中会在液体内振动，由于液体阻力使振动的弹性是能转化为内能，这和化学反应的能量变化（化学能→内能）无关，因此也不矛盾，弹簧的弹性是能一定会对应一定的热量，但这不是“反应热”
(3)化学老师说水是极性分子，是说水是导体，因为极性分子所以可被外部电场极化；物理老师说感应起电，是说由于水可被外部电场极化，所以电荷分布不均匀，产生感应电荷。应该说物理老师是在化学老师的结论基础之上，得出的理论追问

（1）是不是像核反应那样有什么质量亏损，只是微乎其微？
（2）就用硬塑料卡子吧，结实。
（3）极化什么的，好深奥啊！

追答

(1)化学反应不涉及质量亏损呀，只是化学键断裂并重组罢了。关键就是非封闭系统，能量通过热量传到外面去了。另外上面的同学对于熵的理解不正确。
(2)呵呵，不管用什么，只要有张力，就设计弹性势能啊，虽然不像弹簧那么明显
(3)电极化其实跟用磁铁让普通的铁生磁差不多，就是使分子的电荷分布具有方向性。另外个人觉得感应起电过程也跟水的电离有关系

追问

（1）质量不变，还能输出能量，有点矛盾吧？
（2）假设弹簧静静反应，静静消失，放的热算不算反应热？
（3）大概了解了。

追答

(1)你说一个静止的物体由热变冷，质量怎么变呢？跟这个是一回事，基本上没有质量亏损
(2)也不算反应热，反应热只是化学键断裂重组而引起的能量变化，弹簧变形显然跟化学键没有关系啊

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Answer 3

我来试一下吧，楼主看看
问题（1）E=mc^2公式是正确的，首先，你说的化学反应，反应物与生成物能量相同，这个观点是错误的，这里要提到一个熵的概念，所谓的熵就是物质中所含能量的量，化学反应的原则就是将高熵的物质反应成低熵的物质，也即是，生成物的能量比反应物的能量要低，直接就反应在化学物质的“惰性”上，也即是高能量的物质反应生成低能量物质，中间伴随的就是你说的热效应，也就是放热。很简单的例子C+O2=CO2，中间放热，这个反应是不可逆的，就充分说明了化学反应的生成物的熵比反应物低，也就是能量低，多出的能量就是热效应。反之，也是一样的道理，化学上的反应，都是能量与质量同时守衡的。
问题（2）首先你这里有一个偷换概念，弹簧由压缩状态变为自然状态，不涉及化学反应，这只是物理动态转换。压缩状态的弹簧，我们要承认，是认为的将弹簧压缩，也即是事先向压缩的弹簧中人为的充能，因此，压缩的弹簧本身来讲比自然状态的弹簧能量要高，因此不难理解，理论上，当压缩的弹簧转换成自然状态的弹簧过程中，会将人为充入的能量释放到硫酸中，放入压缩弹簧的溶液最终静止状态温度要高于自然弹簧溶液温度。
问题（3）带电小棒使似水流偏转，应该是由3部分力构成：1、万有引力；2、电荷吸引；3、电磁作用，这一现象不能单纯的按照物理或化学方面来解释的。万有引力就不用说了，不解释；电荷吸引，本身应该是物理范畴，但是，水也确实是极性分子，本身带有微弱的电荷，与带电小棒吸引或排斥；最后，水流是运动的，前面也说过本身是带有微弱电荷的，根据电磁效应原理，水运动过程中电荷运动会产生磁场，就会与带电小棒之间产生一个磁场力了。总体来讲，3种力的影响大小应该是：电荷吸引力>电磁作用力>万有引力

好吧，我的解释就到这里了，是否认同呢？追问

（1）我记得是焓减熵增吧。还有，若是质能守恒，是不是就有质量亏损或增加？
（2）我也觉得是，毕竟压缩的弹簧也变了。又没人做过实验呢？
（3）好复杂，不过水分子不是杂乱无序的么，也能产生磁场？

追答

（1）嗯，焓、熵增减的问题我就记不清了，你们还在学校的就可以自己找找就弄清楚了，至于质量亏损应该是有的，分子虽然们有变，但是分子中院子的价位变了，损失的是电子或者质子。一般情况下的化学反应，都是有质量损失的，绝大多数化学反应都是放能。
（2）你说的这个温度变化其实应该是很小的，毕竟只是理论上的东西，真正做实验就涉及到很多影像因素了。
（3）水分子是杂乱无序的，但是他们运动的方向是一致的，而且也不可能杂乱无序运动就能保持完全的电平衡，同时在经过带电小棒的时候，由于电极吸引，水分分子的排列也会有短暂的相对有序，就会产生电磁力了，这个问题确实有点复杂哦。

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Answer 4

（2）这个有点感觉。物理角度，弹性势能可以转化为内能，这个是对的；化学角度，物质形状不影响反应热，这个也没错，但通过压缩，对他做了功，它储存了一定能量，它没有恢复到原状，能量没有释放，所以最终温度要高。