Solución:
Tendría mucha más masa que 100 kg después de que se quemara la madera. Resulta que la madera está hecha de celulosa y lignina. Ambos son polímeros de glucosa reticulados, por lo que una buena aproximación de lo que obtendría es la reacción química de la quema de glucosa:
$$ rm C_6H_ {12} O_6 + 6O_2 a 6CO_2 + 6 H_2O $$
Esto significa que 6 moléculas de oxígeno se combinan con una molécula de glucosa cuando se quema. La masa molar de la molécula de glucosa es 180 y la masa molar de las seis moléculas de oxígeno es 192. Esto significa que cuando quemas 180 kg de glucosa, 192 kg de oxígeno participan en la reacción química, produciendo una masa igual de dióxido de carbono. y vapor de agua. En estas proporciones, cuando queme los 100 kg de madera, recolectará 207 kg de dióxido de carbono y vapor de agua.
Depende de lo que consiga capturar tu saco
Esto fue algo que finalmente ayudó a acabar con la teoría del fuego del flogisto (que quemar algo significa liberar el flogisto encerrado en él): la mayoría de las cosas se vuelven más ligeras al quemarlas, ¡pero algunas se vuelven más pesadas! Esto solo podría explicarse por tener algunos materiales que contienen flogisto de masa negativa, lo que casi todos coincidieron en que era una tontería.
Productos de reacción
Entonces, ¿a qué se quema todo?
Rieles
Cuando quemas un metal, obtienes un óxido de metal. La mayoría de los óxidos metálicos no son volátiles y son la ceniza blanca que queda cuando quema la madera por completo. Los óxidos metálicos son más pesados que los metales o los iones metálicos con los que comenzaste, porque has agregado oxígeno.
Estas cenizas pueden ser una buena fuente de óxidos metálicos para hacer cosas como la lejía.
Carbón
Cuando quema (completamente) hidrocarburos, obtiene óxidos de carbono: dióxido de carbono y / o monóxido de carbono. Ambos son gases, aunque puede capturarlos con una bolsa hermética. Si su fuego no está encerrado, su humo de madera también contendrá varios hidrocarburos volátiles (debido a la pirólisis) que aún tienen otros elementos adheridos al carbón.
Si su fuego no se quema por completo, también quedará con “ceniza negra”, que en realidad es solo carbón vegetal, o principalmente carbón puro.
Nuevamente, si todo está completamente quemado, los productos resultantes serán más pesados que los materiales de partida, pero ¿puede capturarlos?
Volátiles
La madera también contiene hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y (en cantidades más pequeñas) varios otros elementos (no metálicos). Cuando se quema, se convierte en agua (vapor), nitrógeno libre y varios otros gases. El agua es bastante fácil de capturar. Los otros gases serán más duros. Todos estos son más pesados o tienen el mismo peso que su material de partida.
Resultados
Si puede capturar todo, ciertamente puede medir que el contenido de la bolsa ahora es más pesado que la madera que quemó. Esto es lógico, ya que la bolsa ahora contiene la madera más todo el oxígeno del aire que usaste para quemar la madera.
Si no puede capturar todos los gases, la respuesta dependerá de qué es lo que quemó. Para la mayoría de los materiales (como la madera), el contenido de su bolsa será más liviano que el material de partida. Para los metales será todo lo contrario. La respuesta para cualquier material en particular dependerá de la proporción de materiales capturables y no capturables, junto con la cantidad de oxígeno que los materiales capturables se unirán a ellos en peso.
Dato curioso: en el caso de la madera, esto se denomina “contenido de cenizas”. En el caso de la madera, suele ser del 0,1% al 0,2%.
Como $ E = mc ^ 2 $, la energía involucrada en las reacciones químicas es demasiado pequeña para ser medida fuera de un laboratorio. Perderás un poquito de energía de masa debido a la energía que se libera, pero será menos que una mota de polvo que no lograste subir a la báscula, o una huella dactilar que dejaste en la bolsa. (Me refiero al último bit literalmente. Una huella digital es de aproximadamente 50 μg, que tiene una masa de energía de aproximadamente 4.5 GJ. Eso es aproximadamente un cuarto de tonelada de energía de madera seca)
La pérdida relativista de masa es inconmensurable aquí, pero en principio, perdería una pequeña fracción de la masa por transferencia de calor al entorno.
Si el humo pesará más o menos que la madera depende de su definición. El oxígeno del aire se combina con el carbono de la madera para formar dióxido de carbono. Si esto cuenta como humo, entonces el humo pesa más que la madera porque incluye el peso del oxígeno. Si el humo es solo el material particulado que puede ver, entonces pesa mucho menos.