既然物质不灭，煤燃烧完后除了少量灰渣，其余部分都去哪了？

本文基于回答网友的问题：10斤煤燃烧后大概只剩1斤灰，那9斤物质去哪里了？

要说清楚这个问题，必须从质量守恒说起。

从质量守恒到质能守恒

在18世纪，法国化学家拉瓦锡通过实验，推翻了所谓燃素说，就建立了物质不灭质量守恒的理论，就是说，在一个封闭孤立系统，物质不论如何变化，其总质量是不变的。

后来，许多化学家做了大量精确度极高的实验，不断验证了实验前后物质质量的一致性，变化小于一千万分之一，这在实验误差允许范围之内，因此严格证明了物质不灭定律，即质量在任何变化中前后是守恒的，包括：物理变化质量守恒、化学变化质量守恒、核反应变化质量守恒。

后来，爱因斯坦发现了物质质量是随着运动变化而变化的，速度越快动质量会越大，而推动物质改变其运动状态需要能量，这样，就发现了质量和能量的统一性，由此推演出了伟大的质能方程，简单表述为：E=MC^2。

这里的E表示能量，M表示质量，C表示光速。这个方程的重大意义在于，质量和能量是等价的，任何物体质量全部转化为能量，同等质量都是一样多的，不管是金子还是白菜都一样，都是质量乘以光速的平方。

光速是我们世界最快的速度，真空光速约30万km/s（千米/秒）。这就说明，质量里面蕴含的能量十分巨大。但要把这些能量全部挤压出来，条件十分苛刻，很难做到。

现在我们人类掌握质能转换技术最先进的是核聚变，转换率只能达到约0.7%。现在还只是掌握了不可控核聚变，也就是氢弹爆炸；可控核聚变还在实验中，也就是让这种聚变缓慢释放，这样就可以作为发电、动力等能源，造福社会。而现在的核发电是采用核裂变技术，质能转换率只有约0.1%。

化石燃料利用主要通过化学反应方式

数百年来，人类利用最大的能源是化石能源，如煤炭、石油等。化石能源是通过开采化石燃料，通过燃烧取得其能源。

燃烧是一种化学反应，其质能转化率是极低的。各种化石燃料通过燃烧可得到的发热量约为：1kg原煤约20934000J（焦耳）；1kg石油原油约41868000J；1kg汽油为43124000J；1kg柴油约42705000J。

这个转化率有多大呢？我们根据爱因斯坦质能方程公式E=MC^2计算，1kg质量完全转化可得到9*10^16J的能量，即9亿亿焦耳，相当250亿度电能。与之相比，化石燃料得到的质能转化率只有：原煤的质能转化率约为0.00000002326%，也就是约百亿分之2.326；石油原油的质能转化率约0.00000004652%；汽油只能转化率约0.00000004792%；柴油转化率约0.00000004745%。

因此化石燃料在燃烧后转化为其他物质质量的计算中，能量所占的比重是极小的，可以忽略不计。这就是在以往质量守恒实验中，实验前后质量基本一致的原因，而实验过程作为能量损失掉的质量完全可以忽略不计，因为损失的量远远小于一千万分之一。

煤燃烧后会变成什么呢？

煤的成分是很复杂的，不同煤矿出产的煤热能也是不一样的，因此国家在衡量能源消耗时为了方便统计，采用的是以标准煤为单位，即不管哪里产的煤，都要折合成标准煤计算。1kg标准煤的热能定义为7000大卡（千卡），1大卡约等于4186J，这样1kg标准煤的热能就约为29302000J。

煤的主要成分大致有：碳、氢、氧、氮、硫等，还有磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等，燃烧过程产生热量的主要是碳和氢，氧是助燃元素，氮不产生热量，而硫、磷、氟、氯、砷等是有害元素。

不同地方出产的煤成分都不一样，因此煤燃烧后留下的灰分也就不一致，有的多点，有的少点。煤的燃烧也是一个复杂过程，但简化之，其化学反应过程主要遵循如下公式：

1、C+O2=(点燃)CO2↑

2、2C+O2=（高温）2CO↑（不完全燃烧时发生）

3、CO2+C=（高温）2CO↑

4、2CO+O2=(点燃）2CO2↑

5、H2O+C=(高温）CO↑+H2↑

6、2H2+O2=（点燃）H2O

从这些反应式，我们可以看到，在煤燃烧过程中，最大的需要就是氧。没有氧，煤是无法燃烧的，这一点我们从平时的生活经验中都可以看到：不管是家里生的煤炉子，还是工厂的锅炉，都需要大量的空气参与燃烧，这样煤才能充分燃烧释放出能量。

而煤燃烧后主要变成了两样东西，一种就是所谓的灰分，这就是煤本身不纯洁，里面有一些通过燃烧不能分解挥发的东西，如氧化硅、氧化铝、氧化铁等；而燃烧后的主要物质就是二氧化碳，除此之外还有一些水蒸气、硫化物、氢氧化物等等，这些玩意没一样好东西，都是污染物。

1kg煤燃烧后转变成其他物质总质量还是1kg吗？

可能有人会说，根据质量守恒定律，燃烧1公斤煤，除了10%的灰分（煤渣），还会变成90%的其他物质。这种算法是错误的，而且大错特错。

根据专家以火力发电为参考，计算节能减排效果时的数据认为：每节省1度电，就相应节省了0.4kg标准煤，同时减少污染排放：碳粉尘为0.272kg、二氧化碳为0.997kg、二氧化硫为0.03kg、氮氧化物为0.015kg。

按照这个数据折算，1kg标准煤燃烧，可以产生0.68kg的碳粉尘，2.4925kg的二氧化碳，0.075kg的二氧化硫，0.0375kg的氮氧化物。这其中没有提到煤渣（灰分），不要错以为那个碳粉尘就是灰分，其实那是飘散在空气中的PM2.5污染颗粒物。而根据煤的品质，灰分有多有少，一般都在28%左右。

这样我们可以得出，1kg煤烧出了2.953kg物质，近三倍。

那么这是否就违反了质量守恒定律呢？

不是的，我们通过1吨标准煤燃烧后得到约2.953吨物质，说明1吨煤在燃烧过程中，有其质量1.953倍的空气（主要是氧气）参与了燃烧过程的化学反应，变成了其他物质（主要是二氧化碳）排到了大气中。

至于1吨标准煤可以产生29302000000J的能量，只相当0.00000000033吨，也就是约0.0003g（克）质量转换的能量，因此，在质量守恒的计算里实在可以忽略不计。

因此，所谓10斤煤燃烧后，并非只有1斤灰，也并非只有9斤其他物质，而是通过化学反应，大量空气参与，得到了29.53斤的物质，其中主要成分是二氧化碳，而灰分则有2.8斤。由此可见，用煤燃烧作为能源的污染是非常严重的，是当前地球形成温室气体的主要来源。

如此下去，地球生态将持续恶化，越来越不宜居。只有大力开发利用清洁能源，大量减少煤炭使用，减少碳排放，才能让人类的子孙后代长期繁衍。而且要从现在做起，从每个人自身做起，低碳生活绿色出行，才能够真正收到实效。

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