Wetenschap
Een van de meest bepalende principes van de natuurkunde is dat veel van zijn belangrijkste eigenschappen onwrikbaar een belangrijk principe naleven: onder eenvoudig te specificeren omstandigheden zijn ze geconserveerd Vier veel voorkomende grootheden in de natuurkunde worden gekenmerkt door het hebben van conservatiewetten die daarop van toepassing zijn. Dit zijn energie De wet van behoud van massa stelt dat massa in een gesloten systeem (inclusief het hele universum) niet kan worden gecreëerd of vernietigd door chemische of fysische veranderingen. Met andere woorden, de totale massa wordt altijd behouden. De brutale stelregel "Wat erin gaat, moet eruit komen!" lijkt een letterlijk wetenschappelijk truïsme te zijn, want er is nooit aangetoond dat niets simpelweg verdwijnt zonder fysiek spoor. Alle componenten van alle moleculen in elke huidcel die je ooit hebt afgeworpen, met hun zuurstof , waterstof, stikstof, zwavel en koolstofatomen, bestaan nog steeds. Net zoals het mysterie sciencefiction laat zien The X-Files Het zou kunnen worden genoemd in plaats daarvan 'de wet van behoud van materie' omdat, bij afwezigheid van de zwaartekracht, er niets bijzonders is in de wereld over vooral 'massieve' objecten; meer over dit belangrijke onderscheid volgt, omdat de relevantie ervan moeilijk te overschatten is. De ontdekking van de wet van behoud van massa werd in 1789 gedaan door de Franse wetenschapper Antoine Lavoisier; anderen hadden het idee al eerder bedacht, maar Lavoisier was de eerste die het bewees. Veel van het heersende geloof in chemie over atoomtheorie kwam toen nog steeds van de oude Grieken, en dankzij recentere ideeën , werd gedacht dat iets in vuur (" phlogiston Lavoisier verwarmde kwikoxide en merkte op dat de hoeveelheid die het gewicht van de chemische stof afnam gelijk was aan het gewicht van het zuurstofgas vrijkomen bij de chemische reactie. Voordat chemici de massa's dingen konden verklaren die moeilijk te traceren waren, zoals waterdamp en sporengassen, konden ze geen principes voor het behoud van de materie testen, zelfs als ze dergelijke wetten vermoedden waren inderdaad in bedrijf. In elk geval leidde dit ertoe dat Lavoisier beweerde dat materie bewaard moet blijven in chemische reacties, wat betekent dat de totale hoeveelheid materie aan elke kant van een chemische vergelijking hetzelfde is. Dit betekent dat het totale aantal atomen (maar niet noodzakelijkerwijs het totale aantal moleculen) in de reagentia gelijk moet zijn aan de hoeveelheid in de producten, ongeacht de aard van de chemische verandering. Een probleem dat mensen kunnen hebben met de wet van behoud van massa is dat de grenzen van je zintuigen sommige aspecten van de wet minder intuïtief maken. Als u bijvoorbeeld een pond voedsel eet en een pond vloeistof drinkt, weegt u misschien zes uur later hetzelfde, zelfs als u niet naar het toilet gaat. Dit komt gedeeltelijk omdat koolstofverbindingen in voedsel worden omgezet in koolstofdioxide (CO <2) en geleidelijk worden uitgeademd in de (meestal onzichtbare) damp in je adem. In de kern, als chemieconcept, de wet van behoud van massa is een integraal onderdeel van het begrip natuurkunde, inclusief natuurkunde. In een momentumprobleem over botsing kunnen we bijvoorbeeld aannemen dat de totale massa in het systeem niet is veranderd van wat het was vóór de botsing naar iets anders na de botsing omdat massa - zoals momentum en energie - behouden blijft. De wet van behoud van energie stelt dat de totale energie van een geïsoleerd systeem nooit verandert, en dat kan op een aantal manieren worden uitgedrukt. Een daarvan is KE (kinetische energie) + PE (potentiële energie) + interne energie (IE) \u003d een constante. Deze wet vloeit voort uit de eerste wet van de thermodynamica en verzekert dat energie, net als massa, niet kan worden gecreëerd of vernietigd. Momentum (mv) en angular momentum (L \u003d mvr) worden ook behouden in de fysica, en de relevante wetten bepalen in sterke mate veel van het gedrag van deeltjes in de klassieke analytische mechanica. De verwarming van calciumcarbonaat, of CaCO < sub> 3, produceert een calciumverbinding terwijl een mysterieus gas vrijkomt. Stel dat u 1 kg (1.000 g) CaCO <3> heeft en u ontdekt dat wanneer dit wordt verhit, er 560 gram van de calciumverbinding overblijft. Wat is de waarschijnlijke samenstelling van de resterende calciumstof substantie, en wat is de verbinding die werd vrijgemaakt als gas? Ten eerste, omdat dit in wezen een chemieprobleem is, moet u naar een periodiek systeemoverzicht verwijzen (zie bronnen voor een voorbeeld). U wordt verteld dat u die eerste 1.000 g CaCO 3 hebt. Uit de moleculaire massa's van de samenstellende atomen in de tabel ziet u dat Ca \u003d 40 g /mol, C \u003d 12 g /mol en O \u003d 16 g /mol, waardoor de moleculaire massa van calciumcarbonaat als geheel 100 g /mol (onthoud dat er drie zuurstofatomen in CaCO 3 zijn). U hebt echter 1.000 g CaCO <3, wat 10 mol van de stof is. In dit voorbeeld heeft het calciumproduct 10 mol Ca-atomen; omdat elk Ca-atoom 40 g /mol is, heb je in totaal 400 g Ca waarvan je veilig kunt aannemen dat het was achtergelaten nadat de CaCO <3 was verwarmd. Voor dit voorbeeld vertegenwoordigt de resterende 160 g (560 - 400) naverwarmingsverbinding 10 mol zuurstofatomen. Dit moet 440 g massa achterlaten als een vrijgemaakt gas. De evenwichtige vergelijking moet de vorm hebben van 10 CaCO 3 → 10 CaO +? en de "?" gas moet in enige combinatie koolstof en zuurstof bevatten; het moet 20 mol zuurstofatomen hebben - je hebt al 10 mol zuurstofatomen links van het + -teken - en daarom 10 mol koolstofatomen. De "?" is CO 2. (In de wetenschappelijke wereld van vandaag heb je gehoord van kooldioxide, waardoor dit probleem een triviale oefening is geworden. Maar denk aan een tijd waarin zelfs wetenschappers niet eens wisten wat er in de lucht zat.) Einstein and the Mass -Energievergelijking Studenten natuurkunde kunnen in de war raken door het beroemde behoud van massa-energievergelijking E \u003d mc 2 gepostuleerd door Albert Einstein in de vroege jaren 1900, zich afvragend of het de wet van behoud van massa tart ( of energie), omdat het lijkt te impliceren dat massa kan worden omgezet in energie en vice versa. Geen van beide wetten wordt overtreden; in plaats daarvan bevestigt de wet dat massa en energie in feite verschillende vormen van hetzelfde zijn. Het is een soort van meten in verschillende eenheden, gezien de situatie. Misschien kunt u het niet helpen, maar onbewust massa gelijkstellen met gewicht om de hierboven beschreven redenen - massa is alleen gewicht als de zwaartekracht in de mix zit, maar wanneer in uw ervaring zwaartekracht niet aanwezig is (wanneer je bent op aarde en niet in een kamer zonder zwaartekracht)? Het is dan moeilijk om materie voor te stellen als alleen dingen, zoals energie op zichzelf, die aan bepaalde fundamentele wetten en principes gehoorzaamt. Ook, net zoals energie van vorm kan veranderen tussen kinetisch, potentiaal, elektrisch, thermisch en andere typen, doet materie hetzelfde, hoewel de verschillende vormen van materie toestanden worden genoemd: vast, gas, vloeistof en plasma. Als u kunt filteren hoe uw eigen zintuigen de verschillen in deze hoeveelheden waarnemen, kunt u misschien waarderen iate dat er weinig werkelijke verschillen in de fysica zijn. In staat zijn om belangrijke concepten samen te brengen in de "harde wetenschappen" lijkt in het begin misschien moeilijk, maar het is altijd opwindend en lonend.
, wat betekent dat de totale hoeveelheid van deze hoeveelheden binnen het systeem dat je hebt gekozen verandert nooit.
, momentum
, hoekig momentum
en massa
. De eerste drie hiervan zijn hoeveelheden die vaak specifiek zijn voor mechanica-problemen, maar massa is universeel, en de ontdekking - of demonstratie als het ware - dat massa is behouden, terwijl het bevestigen van een aantal lang vermoedens in de wetenschapswereld, was van vitaal belang om te bewijzen .
De wet van behoud van massa
verklaart de waarheid, alle massa die ooit was "is daar ergens
".
Geschiedenis van de wet inzake massabescherming
") eigenlijk een substantie was. Dit, redeneerden wetenschappers, legde uit waarom een stapel as lichter is dan wat werd verbrand om de as te produceren.
Overzicht van behoud van massa
Wat Anders wordt "behouden" in de natuurwetenschappen?
en is constant in systemen waarin alleen conservatieve krachten werken (dat wil zeggen wanneer geen energie wordt "verspild" in de vorm van wrijvings- of warmteverliezen).
Wet van behoud van massa: Voorbeeld
Massa, energie en gewicht in de echte wereld
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com