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把地球里的煤炭挖出来烧掉,地球的总质量是不是会变少了呢?为什么?

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简单说就是不会,原因有三。

要点总结:

化学反应质量守恒

地球大气层也算地球的质量

地球质量够大能够保护自己的大气层不散逸到太空中去

图示:地下煤层可以发生自燃现象,这是新疆乌鲁木齐某地的煤层自燃现象,位于地面浅表的煤层,容易发生自燃现象


煤炭的燃烧过程虽然相当复杂,但化学反应不是核反应,它简单的遵守质量守恒的规律。烧煤炭与太阳上的核聚变不一样,太阳上的氢核聚变成氦,每秒钟将大约4,200,000吨质量转化成能量,然后能量被辐射到太空中,因此太阳的核聚变真的会让太阳质量减少,而且太阳还会因此往外狂吹太阳风,也是在损失质量,但这些损失的质量,只不过相对于太阳的总质量来说,这些减少的质量都微不足道。

图示:太阳风的带电粒子被地球磁场阻挡,在两极形成美丽的极光

图示:5000万吨TNT级别的沙皇炸弹


理论上说,地球上的核电站,那些利用裂变释放能量的核电站,在让地球的质量减少,未来如果我们能利用核聚变发电,那么这些利用原子能的电站,是真的会让地球质量减少,质量转变成了能量。而历史上美苏的核试验也实实在在的让地球质量减少了一些,但是这点减少的质量实在太少了,非常微不足道,毕竟只要一吨质量完全转化成能量(注意是完全转化,一吨氢聚变成氦,损失的质量显然没有一吨),就够全世界用一年的。

图示:中国可控核聚变研究取得重大突破


地球的大气层是有质量的,当煤炭燃烧后产生的气体(比如二氧化碳和二氧化硫等)进入大气层后,这部分质量并没有消失,而是依然算在地球的质量之中,因为它实实在在的压在你我身上,形成了大气压,想忽视都不行的。据估计,地球的大气层的总质量为5,750,000,000,000,000吨(5.75千万亿吨)。

图示:简易显示大气压的实验,将一个剥好的鸡蛋,放在一个比它稍小一些的加热后的玻璃瓶口上堵住它,当玻璃瓶冷却后,内部气压变小,外部气压就会将鸡蛋压进玻璃瓶里。其实,我们用吸管喝饮料的过程,也是在主动利用气压差。


不让它大量散逸到太空中去,在说二氧化碳的密度大,呆在大气层较低位置,就算散逸,也轮不到二氧化碳。如果您在月球上烧煤炭,假设您在月球上找到了煤和氧,那么产生的气体最终会从月球出逃,因为月球的引力太小吸不住这些气体。

图示:由于月球上没有大气层,因此也就没有空气阻力,当你同时扔下铁锤和羽毛时,它们将同时落地,这是美国宇航员当初在月球上重做伽利略比啥斜塔实验,证明重量和物体的下落速度无关

如果把地球上的煤炭挖出来全部烧掉的话,地球的总质量是不会减少的。因为地球的总质量也包含了地球大气层的质量。不过地球固体的部分质量减小了,地球的大气层质量却增加了。咱们一起来看看这个烧煤的过程中,地球的质量是如何此消彼长的。

图示:地球

现在的科学家已经精确的测量出了地球的质量。地球的质量是5.695×10^21吨。其中地球大气层的质量约占地球总质量的百万分之一。地球大气层的质量在地球总质量面前简直就是轻若鸿毛。但是这根“鸿毛”的质量也有大约6000万亿吨。

那么地球上的有多少煤炭呢?地球上的煤炭总储量大约有13.6万亿吨。如果我们将地球上13.6万亿吨的煤炭全部烧掉的话,很显然地球的固体质量就会减少13.6万亿吨(当然这个过程不考虑煤炭燃烧剩下的煤渣)。烧掉的煤炭全部变成了二氧化碳气体进入多了大气层当中。地球的大气层质量也就增加了13.6万亿吨。因此地球的总质量并没有发生变化,只是将固体的一部分质量转移到了气体的大气层中。

图示:燃烧的煤层

地球的质量是非常大的,有足够的引力防止大气层中的气体逃逸到外太空中。况且产生的这部分气体是二氧化碳。二氧化碳的密度是很大的一种气体,它甚至可以像倾倒液体一样从瓶子里倒出来。因此二氧化碳会停留在大气层的最底部,不会跑到高空逃逸掉的。

那么地球的总质量是不变的了。然而烧掉了这么多的煤炭会有什么后果呢?后果不仅仅是以后寒冷的冬天没有煤烧了。这样做的直接后果是向空气中排放了大约50万亿吨的二氧化碳气体,同时消耗掉了36.2万亿吨的氧气。空气中的氧气浓度也会从原来的21%降到了20%左右。氧气减少的程度虽然不足以让我们窒息,但是二氧化碳的浓度将会飙升到原来的3倍!这将给地球带来非常严重的温室效应。

在正常的情况下,地球上的绿色植物以及水都会把空气中的二氧化碳气体固定起来,转化为固体的碳,重新回归到地壳当中。这样可以是地球大气中的二氧化碳维持在一个比较稳定的范围之内。这就是地球上的碳循环。如果全部将煤炭烧了,这一平衡将被打破,后果很严重。

不管怎么说,如果地球上的煤炭烧光了地球的总质量是不会变化的。

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