Prawo zachowania masy jest podstawową zasadą w chemii, fizyce i innych naukach przyrodniczych. Antoine Lavoisier odkrył w 1756 r., że gdy pierwiastki łączą się lub reagują, całkowita masa pozostaje taka sama.
W tym poście na blogu zobaczymy różne definicje i zastosowania zasady zachowania masy.
Jaka jest definicja zachowania masy?
Zachowanie masy jest podstawową zasadą fizyki, która mówi, że masa układu zamkniętego musi pozostać stała w czasie.
Prawo zachowania mszy
Aby zrozumieć prawo zachowania masy, musisz przestudiować zasady chemii i fizyki.
„Stwierdza, że masa nie może być ani stworzona, ani zniszczona, a jedynie przekształcona z jednej formy w drugą”.
Prawo jest takie samo od samego początku: Masa nie zwiększa się ani nie zmniejsza podczas reakcji chemicznych, pozostaje stała.
Wraz z odkryciem zachowania masy przez Antoine'a Lavoisiera sformułowano sformułowanie zachowania masy.
Odkrycie ochrony masy Antoine Lavoisier
Antoine Lavoisier, znany ze swojego wkładu we współczesną chemię, był pionierem koncepcji konserwacji masy.
W swoich eksperymentach pod koniec XVIII wieku ujawnił, że masa reagentów przed i po zmianie chemicznej pozostaje stała.
Zasadę tę nazwano „prawem zachowania masy”. Jego odkrycia zrewolucjonizowały chemię, torując drogę stechiometrii i teorii atomowej.
Lavoisier odkrył, że materiały palne przybierają na wadze poprzez pobieranie cząstek z powietrza, a nie poprzez utratę „flogistonu”, jak sądzono wcześniej.
Formuła Konserwacji Masy
Zachowanie Mszy jest fundamentalne. Można to wyjaśnić naukowo poprzez Formułowanie Ochrony Masy.
Tu są kluczowe elementy i ich objaśnienia/symbole:
| Formuła | Opis | symbol |
| Prawo zachowania masy | Masa w układzie izolowanym pozostaje stała. | m1 +m2 = m3 Gdzie,m reprezentuje masę każdego ciała |
| Równoważność masy i energii | Energię można tylko przekształcić, a nie stworzyć/zniszczyć. | E=m² Gdzie,E = Energia obiektum = Masa obiektuc = Prędkość światła, tj. 3 x 108 m / s |
Zachowanie masy w reakcjach chemicznych
Aby zrozumieć zachowanie masy w reakcjach chemicznych, pozwól, że przeprowadzę cię przez całkowitą masę reagentów i produktów, a także zachowanie masy w układzie izolowanym.
Znajomość i zastosowanie tych dwóch podrozdziałów zapewni lepszy pogląd i zrozumienie jak działa prawo zachowania masy w chemii.
Całkowita masa reagentów i produktów
Reakcje chemiczne przebiegają zgodnie z prawem zachowania masy, co oznacza, że całkowita masa reagentów i produktów nigdy się nie zmienia.
Masa wszystkich reagentów (MR) = Masa wszystkich produktów (MP)
Przykład,
NaCl + CaO —> Na2O + CaCl2
Poniższa tabela ilustruje tę koncepcję.
| Masa reagentów | 12g | 20g | 32g |
| Masa produktów | 15g | 17g | 32g |
Konserwacja masy w systemie izolowanym
Prawo zachowania masy jest podstawową zasadą systemów izolowanych. Oznacza to, że całkowita masa przed i po reakcji jest zawsze taka sama. Dotyczy to wszystkich rodzajów reakcji chemicznych, endotermicznych i egzotermicznych.
Na przykład,
Wyobraź sobie zamknięty pojemnik. Jeśli reagenty w środku mają masę 100g, to produkty muszą mieć łączną masę 100g. Masa nigdy nie jest tworzona ani niszczona, zawsze jest konwertowana.
Chociaż poszczególne atomy mogą zmieniać formę, wszystkie atomy obecne w reagentach pojawią się w produktach.
Podobnie jak w spalanie metanu i tlenu z wytworzeniem dwutlenku węgla i pary wodnej. Całkowita liczba i rodzaj atomów pozostają takie same – jeden metan i dwa tlenki tworzą jeden dwutlenek węgla i dwa razy wodę.
Zastosowanie zasady zachowania masy w fizyce
Aby zbadać zastosowanie zasady zachowania masy w fizyce, musisz zrozumieć definicję i zasadę zachowania masy.
W tym celu skupmy się na zachowaniu masy w stanie spoczynkowym obiektu oraz zachowaniu masy i energii w atmosferze ziemskiej.
W tych dwóch podsekcjach pokrótce wyjaśniono, w jaki sposób prawo zachowania masy odnosi się do masy spoczynkowej obiektu i powietrza otaczającego ziemską atmosferę.
Zachowanie masy w masie spoczynkowej obiektu
Zasada zachowania masy to koncepcja w fizyce, która mówi, że całkowita masa izolowanego układu pozostaje taka sama.
Obejmuje to masę spoczynkową, czyli masę obiektów nieruchomych. Mówiąc prościej, nie można stworzyć ani zniszczyć materii w systemie zamkniętym, ale można ją przekształcić z jednej formy w drugą.
Masa spoczynkowa jest ważna w takich dziedzinach fizyki, jak teoria względności i mechanika kwantowa.
Na przykład w równaniu Einsteina
E = mc²
gdzie,
- E to energia
- m to masa spoczynkowa
- c = Prędkość światła, tj. 3 x 108 m / s
To pokazuje nam, że energię i materię można zamieniać miejscami.
Połączenia idea zachowania masy spoczynkowej ma duży wpływ na nasze rozumienie spraw fizycznych, takich jak małe cząstki i ogromne ciała niebieskie, takie jak planety i gwiazdy.
Naukowcy mogą to wykorzystać do obliczenia ilości energii uwalnianej w reakcjach jądrowych lub procesach syntezy jądrowej.
Zachowanie masy i energii w atmosferze ziemskiej
Zachowanie masy i energii w atmosferze ziemskiej jest podstawowym pojęciem fizyki. Zapewnia to materia i energia są zachowywane podczas różnych procesów atmosferycznych, w tym związanych z pogodą.
- Równowaga między energią przychodzącą i wychodzącą wpływa na temperaturę powierzchni ziemi i nasze życie, takie jak rolnictwo i transport.
- Zachowanie masy i energii dotyczy również zjawisk jak cyklony, huragany, burze i zanieczyszczenie powietrza.
- Zasada ta odgrywa główną rolę w zarządzaniu zasobami naturalnymi. Obejmuje to utrzymanie jakości powietrza dla zdrowia ludzi i oczyszczalni ścieków w celu usunięcia zanieczyszczeń ze ścieków.
- 2500 lat temu grecki filozof Empedokles zasugerował, że materia składa się z czterech elementów: powietrza, ziemi, ognia i wody. Jego nauki były akceptowane, dopóki dalsze eksperymenty nie wykazały, że są błędne.
- Tak mówią raporty NASA ze stycznia 2021 roku stężenie dwutlenku węgla w atmosferze osiągnęło najwyższy poziom od 3 milionów lat.
Inne zastosowania zachowania mszy
Prawo zachowania masy jest niezbędne w różnych gałęziach przemysłu, np
- Farmaceutyki
- Produkcja jedzenia
- Nauka o środowisku
- Reakcje chemiczne i optymalizacja procesów produkcyjnych przy jednoczesnym ograniczeniu ilości odpadów.
Widok zachowania masy we współczesnej chemii
Zrozumienie prawa zachowania masy we współczesnej chemii. Te dwie podsekcje pomogą ci zrozumieć jak ani materia, ani masa nie mogą zostać stworzone ani zniszczone w reakcji chemicznej.
Konserwacja masy w związkach chemicznych
Związki chemiczne podlegają zasadzie zachowania masy. Oznacza to, że całkowita masa pozostaje taka sama podczas reakcji. Wiedza o tym pomaga zrozumieć, ile reagentów i produktów jest zaangażowanych.
Prawo określonych proporcji
Prawo określonych proporcji mówi, że związki zawsze zawierają pierwiastki w ustalonych proporcjach wagowych. Potwierdza to ideę masowej konserwacji. Stosunek elementów jest zawsze taki sam.
Zastosowania zachowania masy w chemii
- Zastosowania współczesnej chemii spektrometria mas i jądrowy rezonans magnetyczny do pomiaru mas związków chemicznych.
- To pozwala nam obliczać wzory cząsteczkowe i badać właściwości, takie jak gęstość, temperatury topnienia i temperatury wrzenia.
- Konserwacja masy ma wiele przydatnych zastosowań w branżach takich jak farmaceutyka, materiałoznawstwo i biochemia.
- Pozwala ludziom manipulować atomami i cząsteczkami, aby tworzyć nowe substancje lub ulepszać istniejące.
- Jest to również ekonomiczne rozwiązanie z implikacjami społecznymi. Wiedza o tym, ile substancji wchodzi i wychodzi z reakcji, pomaga nam efektywnie wykorzystywać zasoby.
Zachowanie masy elementarnej
Nowoczesna chemia zachowuje masę pierwiastków za pomocą mechanizmów, które równoważą równania chemiczne.
To jest znany jako stechiometria i jest kluczem do zrozumienia reakcji chemicznych. Równoważenie reakcji zapewnia dokładne pomiary podczas eksperymentów.
Zachowanie masy pierwiastków jest niezbędne dla dokładności i precyzji chemii analitycznej.
Chociaż została ustalona przez wieki, nadal jest regularnie badana w celu określenia, w jaki sposób różne reakcje wpływają na skład pierwiastków. Ochrona masy ma wiele zastosowań, od silników po akumulatory.
Transformacja i zachowanie właściwości w reakcjach jądrowych
Wyjaśnić przemianę i zachowanie własności w reakcjach jądrowych przy zachowaniu całkowitej energii i masy w sposób zwyczajny reakcje chemiczne i zachowanie masy w układzie zamkniętym jako rozwiązania.
Całkowite zachowanie energii i masy w zwykłych reakcjach chemicznych
Prawo zachowania energii i masy jest niezbędne w reakcjach chemicznych. Nic nie jest dodawane ani ujmowane, tylko zerwane wiązania między atomami. Podczas tworzenia cząsteczek masa reagentów jest równa masie produktów.
Reakcje jądrowe
W reakcjach jądrowych prawa rozciągają się na przekształcenia, które zmieniają jądro. Zastosowane siły uwalniają znacznie więcej energii niż zwykła reakcja chemiczna.
Reakcje fuzji
Reakcje fuzji tworzą cięższe jądra, z cząstkami przenoszącymi energię i masę. Energię tę można przekształcić w energię elektryczną.
- Ważne jest, aby zachować pożądane właściwości podczas modyfikowania materiałów w procesach chemicznych lub jądrowych, w przypadku paliw o wysokiej wydajności lub wydajnej produkcji chemicznej.
- W 1960s, naukowcy odkryli pierwiastki z radioaktywnymi izotopami o dłuższym okresie półtrwania niż oczekiwano.
Zachowanie masy w systemie zamkniętym
Zasada zachowania masy w układzie zamkniętym mówi, że całkowita masa układu zamkniętego pozostaje stała.
Dotyczy to reakcji jądrowych, w których materia i energia mogą być przekształcane między sobą.
Przykładem tego jest rozszczepienie jądrowe uranu, które pokazano w poniższej tabeli.
| Reagent | Masa (kg) | Produkt | Masa (kg) |
| Uran-235 | 52 | Krypton-92 | 36 |
| Neutron | 1 | Bar-141 | 133 |
| 3 Więcej neutronów | |||
| Suma | 53 | Suma | 169 |
Oczywiste jest, że masa przed i po reakcji pozostaje taka sama. Materia nie może zostać stworzona ani zniszczona podczas tego typu przemian jądrowych.
Zgodnie z równanie relacji energia-masa Einsteina, materia i energia są wymienne.
E=m²
Aby uzyskać najlepsze wyniki reakcji jądrowych, najlepiej jest wybierać izotopy o długim okresie półtrwania zamiast krótkich.
Kluczowe znaczenie ma również monitorowanie obecności izotopów promieniotwórczych w materiałach przez cały cykl ich życia.
Znaczenie ochrony masy w nauce i życiu codziennym
Aby lepiej zrozumieć znaczenie masowej konserwacji w nauce i życiu codziennym.
Przejdźmy do kilku podsekcji: ilościowy dowód zachowania masy, kluczowa poprawka zachowania masy w teorii względności z 1905 roku oraz sposób zachowania masy jest zawsze zachowana w pomiarze i połączeniu.
Ilościowy dowód zachowania masy
Istotne jest, aby uchwycić naukowo udowodnioneIlościowy dowód zachowania masy”.
| Dane eksperymentu |
Tabela może pomóc pokazać ten dowód. Kolumny będą zawierały dane z eksperymentów, które potwierdzą, że nie doszło do utraty masy. Te dowody pomagają ludziom lepiej zrozumieć tę koncepcję.
CH4 (Metan) + 2O2 (Tlen) —> CO2 (Dwutlenek węgla) + H2O (Woda)
| Masa reagentów | 16g | 64g | 80g |
| Masa produktów | 44g | 36g | 80g |
Implikacje Mass Conservation wykraczają poza naukę. Pomaga nam zrozumieć zjawiska naturalne i procesy przemysłowe.
Naukowcy to pokazują Ziemia traci co roku 50 XNUMX ton masy z powodu pyłu kosmicznego. To ilustruje Konserwacja masowa znaczenie w naszym wszechświecie.
Kluczowa poprawka zachowania masy w teorii względności z 1905 roku
Teoria względności z 1905 r. przyniosła ważną zmianę w zasadach zachowania masy. Okazało się, że masa nie zawsze jest zachowana, w zależności od energii i prędkości obiektu.
Teoria przerobiła związek między energią a masą. Wprowadził także nowe idee, takie jak dylatacja czasu i skrócenie długości.
Pierwotne prawo zachowania masy zostało rozszerzone na energię w dowolnym systemie.
Choć konsekwencje były ogromne, znaczenie masowej ochrony jest często pomijane poza kręgami naukowymi.
Ta wiedza doprowadziła do postęp technologiczny, taki jak satelity GPS i wydajniejsze elektrownie atomowe.
Byłoby świetnym pomysłem, aby naukowcy dalej budowali na tym badania mające na celu rozwój technologii w różnych gałęziach przemysłu.
Nauczanie młodszych pokoleń więcej o teorii względności pomoże stworzyć wysoko wykwalifikowanej siły roboczej z odpowiednimi innowacyjnymi umiejętnościami do rozwiązywania globalnych problemów.
Zachowanie masy zawsze zachowane w pomiarze i łączeniu
Ochrona masy jest kluczowym pojęciem w nauce i życiu codziennym. Stwierdza, że całkowita masa w układzie zamkniętym pozostaje taka sama pomimo wszelkich zmian fizycznych lub chemicznych.
Masy nie można stworzyć ani zniszczyć, można ją jedynie przekształcić lub przenieść z jednej formy do drugiej. Jest zawsze zachowana podczas pomiaru lub łączenia substancji.
Zasada ta ma implikacje w różnych dziedzinach, takich jak chemia, biologia, fizyka i nauki o środowisku.
- W chemii jest używany do wyjaśnienia reakcji chemicznych, w których pierwiastki zmieniają skład atomowy, ale zachowują swoją masę.
- W biologii jest to ważne dla zrozumienia procesów komórkowych, takich jak metabolizm i wzrost.
- Stanowi podstawę do Prawa ruchu Newtona i przemiany energetyczne w fizyce.
- W nauce o środowisku pomaga nam studiować gospodarkę odpadami i oczyszczalnie ścieków.
- Znajomość zasady zachowania masy jest niezbędna do wykonywania codziennych zadań, takich jak gotowanie lub mieszanie chemikaliów.
- Pomaga zapewnić, że składniki są prawidłowo odmierzone i połączone zgodnie z określonymi proporcjami.
Często Zadawane Pytania
Jak wyraża się zasada zachowania masy?
Zasada zachowania masy może być wyrażona jako całkowita masa produktów reakcji chemicznej równa całkowitej masie reagentów.
Jakie są przykłady działania zasady zachowania Mszy?
Każda sytuacja, w której występuje masa, może być przykładem zasady zachowania masy.
Na przykład, solidny przedmiot poruszanie się ze stałą prędkością demonstruje zasadę zachowania masy, ponieważ masa obiektu pozostaje stała.
Jaki jest punkt odniesienia dla zasady zachowania masy?
Punktem odniesienia dla zasady zachowania masy jest całkowita masa układu na początku reakcji.
Jak zachowana jest masa pierwiastków i związków chemicznych?
Masa pierwiastków i związków chemicznych jest zachowana, ponieważ całkowita ilość materiału obecnego przed i po reakcji jest taka sama.
Jaka jest masa bezwładności obiektu?
Masa bezwładności obiektu jest miarą oporu obiektu wobec zmian jego prędkości.
Co to znaczy, że atom węgla jest związany?
Kiedy atom węgla jest związany, oznacza to, że łączy się chemicznie z innymi atomami, tworząc cząsteczkę.
Jak możemy udowodnić, że masa jest zachowana?
Masa jest zachowana, ponieważ możemy zmierzyć całkowitą masę układu przed i po reakcji i wykazać, że pozostaje ona stała. Można to zrobić za pomocą wagi lub innego urządzenia pomiarowego.
Czy zasada zachowania pędu jest powiązana z zasadą zachowania masy?
Zasada zachowania pędu w energii jest podstawową zasadą stwierdzającą, że całkowity pęd w układzie zamkniętym pozostaje stały. Należy jednak zauważyć, że zasada zachowania pędu różni się od zasady zachowania masy. Chociaż energia jest zachowywana we wszystkich procesach fizycznych, masę można przekształcić w energię i odwrotnie, jak pokazuje słynne równanie Alberta Einsteina, E = mc². Stąd, choć zasada zachowania masy jest prawdziwa w wielu scenariuszach, nie jest ona bezpośrednio powiązana z zachowaniem pędu w energii.
W jaki sposób zachowanie masy wiąże się z powstawaniem azotanów?
Zachowanie masy jest związane z powstawaniem azotanów, ponieważ całkowita masa produktów reakcji z udziałem azotu i tlenu musi być równa całkowitej masie reagentów.
Wnioski
Zachowanie masy zawsze zachowuje pomiar i kombinację, utrzymując stałą masę całkowitą w systemie zamkniętym. Jego nieocenione zastosowania w różnych naukach sprawiają, że jest niezbędny w różnych obszarach społeczeństwa od czasu jego odkrycia przez Lavoisiera. Tak więc, nawet jeśli nie możesz zachować zdrowia psychicznego, przynajmniej spróbuj zachować masę w swoim codziennym życiu!
