大家都知道被壓縮的彈簧具有能量。那麼把被壓縮的彈簧放入濃酸中,假設瞬間溶解,那被壓縮的彈簧所具有的能量跑哪去了?

當初應該愛你ooo


答:彈簧的彈性勢能,本質上就是原子間的勢能總和,鐵質的壓縮彈簧被酸溶解後,原子間的勢能會轉化為原子的動能,使得溶液的平均溫度略有升高。


在這個案例中,能量肯定是守恆的,壓縮的彈簧具有彈性勢能,彈簧溶解後,彈簧的彈性勢能也就不復存在,那麼原先彈性勢能的能量,肯定會以另外一種形式存在。

我們考慮彈簧壓縮的微觀機制,對於鐵質的彈簧,由許許多多的鐵原子通過原子間的相互作用力連接而成,在正常情況下,相鄰原子間的合力近似為零,不存在內應力;隨著原子(或者分子)間距離的變化,原子間作用力和勢能也會發生改變:

(1)距離縮短,相鄰原子(分子)間表現為斥力;

(2)距離遠離,相鄰原子(分子)間表現為引力;

(3)如果原子(原子)間的距離遠到一定程度,那麼原子間的勢能趨近於零;

彈簧不壓縮時,組成彈簧物質的原子間合力為零,當彈簧壓縮時,彈簧的能量就存在著原子間的勢能中;此時把彈簧固定,並放入酸中溶解,具有原子勢能的單個原子脫離時,勢能會使得原子的速度增加,當所有鐵原子的勢能都釋放為原子的動能時,就表現為溶液的熱能,因為熱能的本質就是微觀粒子的熱運動。

如果我們有精密的溫度測量儀器,並安排兩個一模一樣的彈簧,其中一個不壓縮,另外一個壓縮足夠的彈性勢能並固定,然後分別放置酸中溶解,那麼被壓縮彈簧的溶解,將釋放更多的熱能,使得溶液的平均溫度比另外一個高。


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艾伯史密斯


這是一個腦洞題,請心靈手巧的同學們千萬不要去做實驗,非常的危險,切莫模仿!

現實中的例子

無論多麼細小精緻的彈簧,又或者多麼強勁的濃酸,如果真的按照這個思路去實驗的話,彈簧的腐蝕一定不會均勻的發生!


最大的可能性就是彈簧中某個應力集中的點,最優先被腐蝕而產生蝕斷,然後以這個點為原點,彈簧斷開,彈簧存儲的大部分的彈性勢能以動能的方式,獲得突然的釋放!簡單的說——濃酸濺你一臉!

想著可以順道換個臉的同學,可以試試。但其他任何同學,都請不要模仿嘗試。

理想中的實驗

既然你的願望是如果,那麼我們就開始純粹的思想實驗吧。


首先,你得感謝麥克斯韋,他給予了我們這次實驗所有的理論基礎。

很簡單的,我們把這個彈簧區分為宏觀物體,以及微觀分子部分。彈簧在宏觀上體現的彈性勢能,在微觀分子尺度上,我們可以理解為化學鍵的扭曲。當然這不是原子間的事情,扭個彈簧萬萬到達不了原子間距的地步,除非你是超人。

在彈簧的微觀結構中,我們可以認為,數量巨大的化學鍵被扭曲,這種現象在宏觀上,就表現為整體的彈性勢能了。

那麼當彈簧進入濃酸中,剎那間被腐蝕掉之時,所有扭曲的化學鍵的勢能勢必將會釋放出來,因為宏觀的物體不復存在,但分子在啊,於是體系內能將增大——表現為酸液的總體溫度升高。

到底可以升高多少?

有同學不服,覺得不可能,那我們來算一算吧。

假設此理想狀態的彈簧,在吊起10kg重物後,能伸長0.1m,那麼k=100N/0.1m=1000N/m

Q=0.5*k*x^2=0.5*1000*0.1^2=5J

我們為了方便計算,把這個絕世好酸的比熱容,按照水的比熱容4200J/(K*kg)計算。

用這一升濃酸“溶”了這個彈簧——整體溫度(相對於沒有應力的彈簧)升高了0.0012K!

按照目前靈敏度為0.001℃的高精度石英溫度計,要檢測出其中的溫度變化,恐怕也難以實現。

結語

腦洞一下就好,大家千萬不要試驗,本貓可賠不起啊。


貓先生內涵科普


彈簧被壓縮,就意味著它存儲了比較大的彈性勢能,或者說壓縮的彈簧內部存在了很高的應力,而且這種應力是拉應力。當彈簧被腐蝕時,被腐蝕的地方應力會瞬間釋放,導致金屬原子被快速“彈”到溶液中,動能增加。這個過程就像是一個拉伸的彈弓,瞬間把“子彈”彈出。不過這裡的“子彈”是金屬原子。在這個過程中,彈簧的彈性勢能轉化為金屬粒子的動能,總質量保持不變。


當然了,實際情況中,彈簧不可能瞬間被腐蝕。所以彈簧的彈性勢能也不可能會全部轉化為溶解原子的動能,而是彈簧在邊腐蝕變釋放彈性勢能。如果按壓彈簧的地方先腐蝕斷裂,那麼彈簧整個就會瞬間恢復形變,應力釋放,結果解釋把濃酸“彈”的到處都是。所以現實中,我們萬不可做這個實驗,否則就是no zuo no de。


其實,彈簧在腐蝕後釋放應力的過程,和魯伯特之類釋放應力的過程差不多。魯伯特之淚本身也存在巨大應力,當通過敲擊把尾部擊碎之後,魯伯特之淚的應力立馬得到釋放,整個物質被“彈碎”。彈簧被壓縮後腐蝕的過程,也會伴隨著應力的釋放。雖然這種釋放不會像魯伯特之淚一樣強烈和徹底,但微觀上應力卻是使得被溶解的原子動能增加。

總之不論怎麼樣,能量都是守恆的。彈簧既然被壓縮具有彈性勢能,那麼它總會釋放出來。而腐蝕,就是一個釋放途徑。


科學探秘頻道


這個問題很容易將你引入歧途,彈簧被壓縮它的能量作用於被壓縮力,彈力和壓縮力相等彈簧不再伸展變化,當彈簧放入強酸後被溶解,彈簧沒有任何力量作用於酸液,假設酸作為壓縮彈簧作用力,根據質量守恆定律,彈簧被酸溶解後其作用力會以熱的形式被酸吸收,酸的溫度會升高。


紅衫樹16


我個人覺得如果彈簧形變壓縮,一定是受外力作用,而只把彈簧放進溶液中沒有形成閉合的能量系統,外力始終施加在彈簧上直到斷裂釋放部分勢能。


華星辰666


是能量就得釋放,只不過釋放的方式不同而已。被壓縮的彈簧,被硫酸腐蝕到一定程度,不足以支撐壓縮重力時彈簧會突然崩塌,加壓重力的物體突然失去支撐而突然移位,這就是彈簧能量轉移。[可愛]


時事評論與創作


壓縮的彈簧儲存的能量釋放出來的是機械能,而彈簧在酸中溶解,會有大量的熱能交換或者化學能交換,壓縮的彈簧被酸溶解掉,原來儲存的機械能,自然會變成熱能,或者化學能,只是機械能太小變成化學能之後微乎其微。

比如一個電瓶車,充電之後電瓶裡貯有化學能,這些化學能釋放出來之後,可以做很多機械功。

化學能好比英鎊,機器能好比越南盾,一英鎊相當於幾十萬越南盾呢!


黃山黃河101


會發現融化的化合物運動會和沒壓縮的不同。原因是力是原子之間的壓力的合成,當原子離開位置時,力被融合的化合物承受。


在矛與盾之間徘徊


首先,你確定這個彈簧的材質是否能被腐蝕。

其次,這種反應的生成物是什麼?氣,固,液?

第三,只是某個薄弱點先被腐蝕造成斷裂,就會轉化成動能,到時候把容器弄破,後果自負。

第四,緩慢均勻腐蝕那就是正常的化學反應,就會轉化成熱能,溫度升高。

第五,你問這個很無聊


汾酒我愛


將兩個彈簧一個壓縮另一個不壓縮分別置於濃酸中分解後其實僅是分子的混沌狀態不同而已,也就是有溫度差異。


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