1斤木頭燃燒後只剩不到1兩的木灰，那另外9兩多的物質去哪了？

小時候由於缺少天然氣，我們燒火做飯都需要去山上撿木材來燒，為了以備不時之需，有時候我們會撿很多木材把它們整齊的堆積在廚房裏面，隨着時間的推移，我們堆在廚房裏面的那堆木材最後被燒得只剩下一堆木灰，這是我們日常生活中普遍遇到的現象，就是當我們拿一根很大的木頭來燃燒，燃燒後的木頭卻只剩下灰，這堆灰比木頭的質量小很多，有時候我們就在想，木頭燃燒之後失去的那一部分重量到底是哪裏了呢？

用木材在做飯燒水

曾經有科學家對這種現象做出過各種解釋，其中最著名的一種假説就是“燃素學説”，燃素學説是18世紀初由德國化學家施塔爾提出的，他表示燃素與其他元素結合形成了化合物，燃素是一種可以燃燒的物質，木頭能夠燃燒就是因為木頭裏麪包含着燃素，當木頭燃燒的時候，失去的一部分質量就是失去的那部分燃素，由於當時燃素學説可以“合理”地解釋燃燒現象，因此在當時統治了化學界長達百年之久，但是隨着時代的發展，燃素學説越來越受到質疑，特別是1756年俄國化學家洛蒙諾索夫從實驗中證明了燃燒並不會減少質量之後，燃素學説的地位開始受到動搖，1777年法國著名化學家拉瓦錫發現燃燒需要氧這個結論後，最終徹底推翻了燃素學説，既然燃燒學説無法解釋木頭燃燒失去的質量，那麼該如何解釋木頭燃燒質量的丟失呢？

一大堆木材燃燒後只剩下一小堆木灰，消失的質量去哪裏了？

後來一種新的理論建立可以完美的解釋木頭燃燒後失去的質量，這種理論就是質量守恆理論，所謂質量守恆定律就是指在一個孤立的系統中，任何物質不管發生什麼反應，它的總質量是不會發生改變的，質量守恆定律是自然界最基本的定律之一，質量守恆定律表示物質發生任何反應質量都不會消失，可是木頭的燃燒卻是減少質量的，這是怎麼回事呢？

裝在瓶子裏面的水質量不會減少

在質量守恆定律中，物質發生反應質量不改變的一個重要提前是在一個孤立的系統中，就好像平時我把水裝進一個玻璃瓶中，水蒸發的時候表面上看見水的總量在減少，其實它的質量並沒有減少，因為有一部分水以氣態的形式附在玻璃瓶上，沒有泄露到外部空間，因此它的質量是沒有減少的。平時我們認為木頭在燃燒後質量減少，是因為我們把木頭當做一個獨立的個體看待了，而沒有把孤立的系統考慮進去，説到這裏有人就感覺疑惑，木頭並沒有用玻璃瓶裝着啊，怎麼判斷它的質量沒有減少呢？

木材燃燒的時候，相對質量在減少，絕對質量不變

雖然木頭沒有裝在一個小玻璃瓶中，但是卻裝在一個大的“玻璃瓶”中，這個巨大的“玻璃瓶”就是我們的地球，從地球的角度去觀察木頭的燃燒，它的相對質量雖然在減少，但是它的絕對質量是沒有減少的，既然木頭的絕對質量沒有減少，那麼它消失的部分質量到哪裏去了呢？

質量守恆定律示意圖

根據質量守恆定律我們知道，任何物質的質量不會憑空產生，也不會憑空消失，因此木頭“消失”的部分質量並沒有真正的消失，而是在燃燒的時候發生化學反應後轉換成為其他物質，而轉化成什麼物質主要看木頭的燃燒狀態。當然木頭充分燃燒的之後，消失的部分其實已經轉化成為二氧化碳和氮氧化物；當木頭不充分燃燒的之後，消失的部分形成了煙霧，這些煙霧一般都由懸浮固體、液體粒子和氣體混合物組成，這些微小顆粒的直徑很小，大概在0.01～10微米之間，不過依然可以使用肉眼看得見，所以平時我們看見木頭燃燒時冒煙就是轉化成這些小顆粒了，這些小顆粒對人體具有刺激作用，所以平時我們吸入這些小顆粒會讓人感覺難受或者流眼淚。

能量守恆示意圖

除了質量守恆定律外，還需要把另一個定律考慮進去，那就是愛因斯坦的能量守恆定律，根據能量守恆定律我們知道，在一個孤立的系統中，能量的產生一定伴隨着質量的喪失，木頭燃燒的時候會產生光和熱這些能量，因此有一部分質量因為轉化成為能量而喪失了，這一部分的質量是真正地消失，因為它的質量性質改變了，變成了能量，不過這一部分消失的質量比例很小，幾乎可以忽略不計。

地球是一個“大瓶子”，大氣層是“瓶蓋”，大氣層不消失，地球上任何反應都不會減少它的質量

科學家把質量守恆定律和能量守恆定律進行總結，得到另一個定律，那就是“質能守恆定律”，我們用質量守恆定律分析木頭的燃燒，最後可以知道一斤木頭燃燒之後，減少的質量大部分都轉化成為其他物質（二氧化碳、氮氧化物、懸浮固體、液體粒子、氣體混合物），只有很小的一部分質量轉變成能量真正地消失了，所以我們才看到一斤木頭燃燒後只剩下一兩灰，但是從地球這個孤立的系統來看，木頭燃燒並沒有導致地球質量減少，而是從一種物質轉化成另一種物質存在，地球總質量是不變的。