炎の中で何が起こっているの？

質問

ものが燃えるときに炎を出しますよね。高熱や光を連続的に発していますが、あの中ではでは一体何が起こっているのでしょうか。
　また、炎を出さずに燃えることもありますが、どう違うのでしょうか。
　燃焼（に限らず人間の体の中などでも）の後で、燃焼に関わった物質（気体も含めて）の質量が減っているはずでよね。Ｅ＝ＭＣ＾２が当てはまるとすれば、とても小さな質量ですが、エネルギーを放出している以上は質量も減っていると思うのです。これは正しいのでしょうか。もし正しいとすればどう説明できるのでしょうか。子供のような質問で恐縮ですが、よろしくお教え下さい。

回答No.2

siegmund

後半について，yumityan さんの例でちょっと考えてみましょう．

炭素１ｇの燃焼熱は約 7800 [cal] = 32760 [J] です．
E = mc^2 で，質量欠損がどれくらいになるかというと
c = 3×10^8 [m/s] ですから
32760/c^2 ≒ 3×10^4 / (3×10^8)^2 ≒ 3×10^(-13) [kg] = 3×10^(-10) [g]
程度です．
CO2 だと炭素 12 [g] に酸素 32 [g] の割合ですから，
炭素 1 [g] と酸素 32/12 [g] が結合します．
つまり，1g の炭素を燃やして CO2 が 3.7 [g] ほどになります．
ということは，質量を 10^(-10) 以上の精度で測定しないといけません．
漏れや容器への吸着を考えると，絶望的精度のような気がします．

なお，炭素の燃焼熱はダイヤモンドか黒鉛か(他にもあるが)と言うことで
多少違います．
これは，固体状態の結合エネルギーがダイヤモンドと炭素で
異なるためです．

お礼

わざわざ計算してくださってありがとうございます。

3×10^(-10) [g] ってすごく小さな質量ですが、たとえば電子一個の質量からするとかなり大きいことになりますね。減った分はもとはなんだったのか、どんな過程でそうなったかって考えるとほんとに不思議です。

　理屈で分かってはいても、人間が感覚的に踏み込む事のできる範囲は、きわめて狭いと言うことがよく分かります。数学は物理の奴隷なんて言葉がありましたが、このような物性の世界は数学的理解なしに入ることは許されないということがよく分かります。もっと勉強しておけば良かったとなげくばかりです。

　お答えいただいてありがとうございました。