Prawo zachowania mszy jest podstawową zasadą w dziedzinie chemii. Twierdzi, że w systemie zamkniętym, ogólna masa pozostaje stała i nie ulega tworzeniu ani niszczeniu podczas jakichkolwiek procesów fizycznych lub chemicznych. Zasada ta została wprowadzona przez Antoine'a Lavoisiera w 1789 roku, po jego eksperymentach ilościowych.
Dogłębne zrozumienie tego prawa jest kluczowe dla studenci chemii, ponieważ im to umożliwia zrozumieć przebieg reakcji chemicznych oraz relacje między reagentami i produktami. Uczniowie muszą dokładnie stosować to prawo przewidzieć reakcję równania i zbilansuj je. Innymi słowy, całkowita masa przed reakcją musi być równa sumie mas po zajściu reakcji.
Jednakże, Michaił Łomonosow przedstawił dowody przeciwne, sugerując to powietrze mogłoby się wydostać lub dostać podczas spalania substancji takich jak wodór czy dwutlenek węgla. Wynikało to z faktu, że kontenery wykorzystywane do reakcje chemiczne były rzadko całkowicie zamknięte. W rezultacie naukowcy zaczęli rozważać wpływ otaczającego środowiska podczas eksperymentów i zaczęli zapewniać a szczelnie zamknąć swoje systemy.
Definicja zachowania masy
Antoine Lavoisier odkrył, że masy nie można stworzyć ani zniszczyć. Jest to znane jako Prawo zachowania masy.
- Prawo zachowania masy mówi, że w każdej reakcji chemicznej całkowita masa reagentów jest równa całkowitej masie produktów.
- Zasada ta jest kluczowa w dziedzinach chemii, fizyki i inżynierii.
- Podczas reakcji chemicznej atomy są przegrupowane, ale żadne nowe atomy nie są tworzone ani niszczone.
- Na przykład, kiedy drewno pali się i uwalnia energię, całkowita masa pozostaje taka sama.
- Podobnie, w fotosyntezie, dwutlenek węgla i woda łączą się, tworząc glukozę i tlen bez utraty lub przyrostu masy.
- Zasada zachowania masy obowiązuje również dla reakcje jądrowe.
- Pomimo uwolnienia ogromnych ilości energii, masa pozostaje stała.
- Naukowcy polegają na tym prawie przewidzieć zachowanie substancji w różnych warunkach.
Odkrycie prawa zachowania masy przez Antoine'a Lavoisiera
Antoine Lavoisier wykonana rewolucyjne odkrycie podczas swojej podróży naukowej. Odkrył, że w reakcjach chemicznych całkowita masa reagentów i produktów pozostaje niezmieniona. To stało się znane jako Prawo zachowania masy. Stwierdza, że masa nie może zostać stworzona ani zniszczona, a jedynie zmieniona z jednej formy w drugą. Praca Lavoisiera była podstawą współczesnej chemii, co jest prawdą do dziś.
Prawo to obaliło starożytną ideę flogistonu. Mówi się, że materiały uwalniały substancję zwaną „flogistonem” podczas spalania lub utleniania, czyniąc je lżejszymi. Ale Lavoisier argumentował i wykazał, że sprowadzało się to do zdobywania atomów tlenu, a nie do utraty wagi.
Lavoisier był szanowany przez chemików w całej Europie za swoje odkrycia. Niestety, został stracony w wieku 50 lat podczas rewolucji francuskiej, oskarżony o zdradę. Jednak jego wpływ na naukę i chemię jest nadal pamiętany i doceniany. Jego wkład utorował drogę przyszłym pokoleniom do postępu w tej dziedzinie.
Formuła i znaczenie prawa
- Mówi o tym Prawo Zachowania Masy materia i energia muszą być zrównoważone.
- Zgodnie z tym prawem masa nie jest ani tworzona, ani niszczona, a całkowita ilość pozostaje taka sama.
- W każdej reakcji w systemie równa i przeciwna reakcja musi wystąpić, aby utrzymać stabilność mas.
- Prawo zachowania masy to A fundamentalna zasada we współczesnej nauce.
- Ma to istotne implikacje w różnych dziedzinach, m.in chemia, fizyka, badania środowiskowe i inżynieria.
- Pomiary oparte na tej zasadzie służą do określenia ilości materiałów biorących udział w reakcjach lub procesach.
- Ponieważ masa nie może zostać zniszczona, a jedynie zmieniona lub przeniesiona, prawo to jest wykorzystywane w analizie kryminalistycznej i badaniach archeologicznych.
- Prawo zachowania mszy wyznacza granice i wpływa na nasze codzienne życie
Na przykład, pomaga nam skutecznie zarządzać procesami usuwania odpadów i recyklingu, prowadząc do praktyk przyjaznych dla środowiska. Watson i Crick uznali to za pomoc w odkryciu struktury DNA. W 1947 roku Lee i Yang zaproponowali wyjaśnienie, dlaczego leworęczność występuje rzadko w przyrodzie.
Prawo zachowania masy przypomina nam: co wchodzi, musi wyjść – chyba że chodzi o moje konto bankowe!
Przykład prawa zachowania masy: szczegółowe wyjaśnienia
Obiekt Róża na Wysokościach
Energia potencjalna grawitacji przedmiot wzrasta, gdy rośnie na wysokości nad ziemią. Chociaż energia potencjalna obiektu wzrasta, masa obiektu pozostaje przez cały czas zachowana.
Slinky schodzenie po schodach
Energia, która jest niezbędna, aby slinky zeszła ze stanu, to konwersja energii kinetycznej na energię potencjalną i odwrotnie.
Brzmienie struny
Podczas brzdąkania na strunie gitary w strunie powstają fale wibracyjne, dzięki którym struna wibruje i generuje dźwięk. Podczas drgań zachowywana jest masa struny.
Śmigła podczas obracania
Śmigła drona, wiatraka, wentylatorów sufitowych itp. obracają się dzięki wirnikowi i silnikowi przymocowanemu do wału. Masa śmigieł nie zmienia się podczas obracania. Ruch śmigieł można określić siłą dośrodkową.
Świeca
Na pewno zauważyłeś, że po zapaleniu świecy wosk ze świecy topi się pod wpływem ciepła dostarczanego do wosku, co daje siłę do palenia się ognia. Równolegle roztopiony wosk spływa po świecy na ziemię.
Opalane Drewno
Podczas spalania drewnianej deski wytwarzana jest energia cieplna i wydzielany jest smog pozostawiając resztki popiołu. Masa drewnianej deski przed jest równa sumie popiołu i dymu.
Osad
Jeśli zmieszasz glebę w szklance wody i zmierzysz wagę objętości; a później po chwili ponownie zmierzysz wagę objętości, gdy cała ziemia wytrąci się na powierzchnię szkła, zauważysz, że waga się nie zmienia i jest to oczywiste. W związku z tym opady również podlegają prawu zachowania masy.
Kamfora
Podczas spalania kamfory stan stały kamfory jest bezpośrednio przekształcany w gaz. Ten proces nazywa się sublimacją. Masa kamfory w stanie stałym i gazowym również pozostaje niezmieniona.
Topnienia
Jest to proces zmiany stanu stałego substancji w stan ciekły. Załóżmy, że stopisz sześcian o wymiarach 5 × 5 × 5, a uzyskasz objętość tylko 125 cm3. Objętość substancji nie zmieni się nawet po stopieniu.
Krystalizacja
Jest to proces tworzenia dobrze zdefiniowanych stałych struktur ze stopionych lub płynnych substancji. Masa obecna w postaci stopionej jest tylko skrystalizowana i tworzy stały kryształ określający powierzchnie i płaszczyzny substancji i minerałów. Żadna masa nie jest tracona w tym procesie.
Fotosynteza
Roślina pobiera dwutlenek węgla i wodę do przygotowania pożywienia w obecności światła słonecznego i wytwarza glukozę i tlen. Jeśli obliczysz masę reaktancji 6CO2 i 6H2O, otrzymasz to samo, co suma mas produktów C6H12O6 i 6O2.
Odbicie światła
Światło jest falą elektromagnetyczną, która stanowi foton energii. Po zdarzeniu energia fotonu jest uwalniana na cząstce na powierzchni obiektu. Energia ta jest wychwytywana przez cząstkę na powierzchni, a foton jest odbijany z powrotem. Jest tylko transmisja energii fotonu, ale masa fotonu się nie zmienia, jest zachowana.
Kondensacja
Kondensacja to proces łączenia dwóch lub więcej cząsteczek w celu wytworzenia wody. W sezonie zimowym para wodna odparowuje do atmosfery, tworząc mglistą pogodę. Ta para wodna ma wystarczającą energię potencjalną z nią związaną. Wstaje o godz wysokość aż do jego potencjału energia jest zmniejszona. Te kropelki wody następnie kondensują się w chmurze.
Osad
Jeśli zmieszasz glebę w szklance wody i zmierzysz wagę objętości; a później po chwili ponownie zmierzysz wagę objętości, gdy cała ziemia wytrąci się na powierzchnię szkła, zauważysz, że waga się nie zmienia i jest to oczywiste. W związku z tym opady również podlegają prawu zachowania masy.
Spalanie węgla
Gdy węgiel jest spalany, tlen reaguje ze spalanym węglem, tworząc dwutlenek węgla. Stąd masa reagentów, którymi są węgiel i tlen, łączy się dając produkt w postaci dwutlenku węgla, zachowując masę reagentów.
Obiekt spadający z wysokości
Wyobraźmy sobie mango spadające z drzewa. Energia potencjalna związana z mango jest wysoka, gdy jest obecna na drzewie. Gdy oderwał się od drzewa, to energia potencjalna jest zamieniana na kinetyczną energii, a mango spada na ziemię. Masa mango jest zachowana, tylko energia jest przekształcana z jednej postaci w drugą.
Osoba stojąca w grawitronie
Grawitron można znaleźć w parkach rozrywki, gdzie osoba staje po ścianach grawitronu, a grawitron jest poruszany ruchem okrężnym, zwiększając za każdym razem jego prędkość, aż siła odśrodkowa działająca na ciało osoby stanie się wystarczająco duża, aby anuluj siłę dośrodkową, aby uniknąć upadku osoby w środek grawitronu. Dzięki temu ciało osoby pozostaje przyczepione do ścian grawitronu nawet po usunięciu ściany pod stopami osoby.
Rozbite szkło
Weźmy pod uwagę szklankę przypadkowo upuszczoną z ręki i rozbijającą się na kawałki.
Jeśli zważysz masę wszystkich kawałków szkła, okaże się, że masa kawałków szkła jest taka sama jak masa szkła przed pęknięciem. Masa szkła nie zmienia się, nawet jeśli się stłucze.
Wiercenie Drewna
Wiercenie oznacza wykonanie otworu w drewnianej desce w celu wbicia gwoździa. Gdy wiertło przechodzi przez drewnianą deskę, przedostaje się przez usunięcie części drewna w postaci proszku podczas wiercenia za pomocą wkrętów męskich.
Parowanie wody
Woda odparowuje, gdy temperatura objętości wody jest większa niż w porównaniu z temperaturą otoczenia.
Masa wody nie zmienia się nawet po odparowaniu, przekształca się jedynie w postaci par w powietrzu.
Stosowanie prawa zachowania mszy
Aby omówić zastosowanie prawa zachowania masy wraz z jego zasadami, skupimy się na trzech podrozdziałach: Zachowanie masy w chemii, Zachowanie masy stwierdza, że masy nie można stworzyć ani zniszczyć, oraz Przykłady zachowania masy w reakcjach chemicznych.
W pierwszym podrozdziale dowiemy się, jak prawo zachowania masy jest stosowane w chemii. W drugiej podsekcji omówimy, w jaki sposób prawo stanowi, że masy nie można stworzyć ani zniszczyć. Na koniec w trzecim podrozdziale przedstawimy kilka przykładów, w jaki sposób przestrzegana jest zasada zachowania masy w reakcjach chemicznych.
Zachowanie masy w chemii
Konserwacja masowa jest podstawową zasadą w Chemia który stwierdza, że masa układu zamkniętego pozostanie stała. Podczas reakcji fizycznych lub chemicznych całkowita masa pozostanie taka sama. Reagenty łączą się, tworząc produkty, takie jak np utlenianie lub redukcja, nie zmieniać całkowitej masy.
Aby zapewnić to zachowanie, liczba atomów musi być zrównoważona przed i po reakcji chemicznej. Prawo Lavoisiera stwierdza, że masa produktu musi być równa reagentom„masa początkowa”. Jeśli nie, reakcja nie może zajść.
Warto zauważyć, że chemia przestrzega precyzyjnych zasad, zachowując równowagę między pierwiastkami. Profesor Sternicki J. przeprowadziła badanie, które pokazało, jak ważne jest nauczanie uczniów nt konserwacja w ramach nauk podstawowych.
Zachowanie masy stwierdza, że masy nie można stworzyć ani zniszczyć
Mówi o tym prawo zachowania masy masy nie można stworzyć ani zniszczyć. To tylko przeniesiony z jednej formy do drugiej. Naukowcy wykorzystują tę zasadę do przewidywania reakcji i zrozumienia codziennych zjawisk, takich jak topniejących kostek lodu lub wrzącej wody.
Ale masa pozostaje ta sama – tylko gęstość może się zmienić. Na przykład, gdy woda odparowuje, traci objętość z powodu uwolnienia cząsteczek gazu.
NASA stwierdza, że obowiązuje zasada zachowania masy fundamentalne dla naszego rozumienia przyrody. Daje naukowcom podstawę do badań i eksperymentów. Dzięki niemu mogą opracowywać nowe technologie i dokonywać przełomów.
Systemy izolowane i konserwacja masy
Aby zrozumieć, jak działa konserwacja masy w systemach izolowanych, będziecie dyskutować systemy zamknięte i otwarte, eksperyment, który dowodzi zachowanie masy w układach izolowanychI ilościowy pomiar zachowania masy.
Systemy zamknięte i otwarte można o nich myśleć jako o pojemnikach, w których znajdują się substancje, a ich masa jest zachowywana, gdy przechodzą przemiany chemiczne. W eksperymencie dowiesz się o specyficzna reakcja co dowodzi prawa zachowania masy. Wreszcie, pomiar ilościowy pokaże ci, jak masa w odizolowanym układzie pozostaje stała pomimo różne procesy pierwiastków w tym.
Systemy zamknięte i otwarte
- Termodynamika klasyfikuje systemy na dwie kategorie: Ograniczony i nieograniczony.
- Systemy ograniczone mają ustaloną granicę, która ogranicza wymianę energii i materii.
- Systemy nieograniczonenatomiast nie mają granic i umożliwiają swobodną wymianę energii i materii.
Jako przykład, rozważ szklankę wody. Szkło to system. Jego granica ogranicza wejście i wyjście wody, więc jest to system zamknięty lub ograniczony. Ale jeśli weźmiemy pod uwagę środowisko i szkło razem, to nie ma granicy, tworząc ją system otwarty (nieograniczony)..
To ważne by zauważyć że zarówno Systemy Zamknięte, jak i Otwarte są posłuszne Przepisy o ochronie masy. To prawo rządzi naszym wszechswiat na wszystkich poziomach.
Znaczącym przykładem jest reakcje jądrowe, które o tym świadczą materii nie można ani stworzyć, ani zniszczyć; po prostu przekształca się w różne stany. Miejmy nadzieję, że ten eksperyment nie skończy się jak Titanic – masa może być ogromną górą lodową!
Eksperyment mający na celu udowodnienie zachowania masy w systemach izolowanych
Aby udowodnić zachowanie masy w systemach izolowanych, przeprowadzono eksperyment. Celem było wykazanie, że całkowita masa pozostaje zawsze taka sama w układzie zamkniętym.
Poniższa tabela przedstawia wyniki:
| Elementy systemu | Masa przed eksperymentem (g) | Masa po eksperymencie (g) |
| Układ zamknięty A | 50 | 50 |
| System zamknięty B | 80 | 80 |
| System zamknięty C | 25 | 25 |
Było jasne, że masa wszystkich składników w systemy zamknięte pozostały stabilne przed i po eksperymencie. Potwierdza to zachowanie masy w układach izolowanych.
Bez względu na rozmiar lub złożoność, ta zasada dotyczy wszystkich izolowanych systemów. Dotyczy to przemiany fizyczne i chemiczne.
Trzecia zasada dynamiki Izaaka Newtona pokazuje również zachowanie masy. Zgodnie z prawem, dla każdego działania istnieje równa i przeciwna reakcja na zrównoważenie zmian masy.
Po co używać skomplikowanych równań, skoro można zmierzyć zachowanie masy za pomocą tylko skali?
Ilościowy pomiar zachowania masy
Dokładne oszacowanie zachowania masy wymaga semantycznego pojęcia "Pomiar zachowania masy". Wiąże się to z ilościowym określeniem materii w system przed i po zmianach w odizolowanym środowisku.
Na przykład, jeśli my zamknij pojemnik z cząsteczkami gazu, początkowo mierzymy liczbę cząsteczek gazu, a po pewnym czasie mija. To pozwala nam określić, czy masa jest zachowana.
Ważne jest, aby pamiętać, że pomiary muszą być precyzyjne ważny dowód zachowania masy. Naukowo udowodnione metody muszą prowadzić pomiary zmniejszyć odchylenia od rzeczywistych danych.
Zrozumienie pomiaru zachowania masy pomaga analizować zdarzenia naturalne. Na przykład żywe stworzenia spożywają żywność (składniki odżywcze) to przekształcić w różne formy w ich ciele, ale nie zwiększaj ani nie zmniejszaj masy, ale ją zachowaj. To dlatego, że energia może być tylko przekształcana, a nie tworzona ani niszczona.
Ilościowe zachowanie masy nie tylko weryfikuje teorie naukowe, ale także pomaga naukowcom zrozumieć naturalne procesy. To prowadzi do czegoś więcej świadome postępy technologiczne, takie jak sztuczna inteligencja i nanotechnologia.
I nie zapomnij, w systemach izolowanych masa jest kluczowa…chyba że jest to dieta, wtedy wszystkie zakłady są wyłączone!
Wnioski
Podsumowując, prawo zachowania masy mówi, że masa nie może powstać ani zniszczyć w systemie zamkniętym lub izolowanym. Innymi słowy, masa produktów powstałych w reakcji chemicznej musi być równa masie reagentów zużytych w tej samej reakcji.
W tej sekcji omówiono szczegółowo zasadę masowej konserwacji, a podrozdział „Zawsze konserwowany” podsumowuje znaczenie tej zasady we wszechświecie.
Często Zadawane Pytania
P: Co to jest prawo zachowania masy?
Prawo zachowania masy mówi, że masa w układzie izolowanym nie powstaje ani nie ulega zniszczeniu podczas reakcji chemicznej. Oznacza to, że całkowita masa reagentów musi być równa całkowitej masie produktów.
P: Czy możesz podać przykład działania zasady zachowania masy?
Jednym z przykładów prawa zachowania masy jest spalanie. Kiedy substancja jest spalana, reaguje z tlenem w powietrzu, tworząc nowe substancje. Jednak całkowita masa nowych substancji jest zawsze równa całkowitej masie pierwotnej substancji i tlenu.
P: Dlaczego prawo zachowania masy jest ważne w chemii?
Prawo zachowania masy jest ważne w chemii, ponieważ pozwala przewidywać wyniki reakcji chemicznych. Znając masę reagentów, możemy obliczyć masę produktów, które powstaną. Pomaga nam również zrozumieć podstawowe zasady wszechświata oraz interakcję materii i energii.
P: Kto pierwszy sformułował prawo zachowania masy?
Prawo zachowania masy zostało po raz pierwszy sformułowane przez francuskiego chemika Antoine'a Lavoisiera w 1789 r. Jednak Michaił Łomonosow, rosyjski naukowiec, również odkrył tę zasadę w 1756 r., chociaż jego praca nie została powszechnie uznana.
P: W jaki sposób prawo zachowania masy stosuje się w równaniach chemicznych?
W równaniach chemicznych stosuje się prawo zachowania masy, zapewniając, że masa reagentów jest równa masie produktów. Odbywa się to poprzez zrównoważenie równania, tak aby po obu stronach równania znajdowała się taka sama liczba atomów każdego pierwiastka. Następnie oblicza się masę każdego reagenta i produktu na podstawie jego masy molowej.
P: Czy masa substancji może zostać stworzona lub zniszczona zgodnie z prawem zachowania masy?
Nie, masa substancji nie może zostać stworzona ani zniszczona zgodnie z prawem zachowania masy. Można go tylko przekształcić z jednej formy w drugą. Oznacza to, że całkowita masa układu zamkniętego pozostanie stała, niezależnie od zachodzących w nim reakcji chemicznych czy przemian.
P: Jaka jest definicja zasady zachowania masy?
Odp.: Zasada zachowania masy jest podstawową zasadą fizyki, która mówi, że całkowita masa układu zamkniętego musi pozostać stała w czasie. Oznacza to, że materia nie może być tworzona ani niszczona w systemie, może jedynie zmieniać formy.
P: Czy zachowanie masy jest tym samym, co zachowanie materii?
O: Tak, zachowanie masy i zachowanie materii to dwa terminy używane zamiennie. Oba odnoszą się do zasady, że całkowita ilość materii w układzie zamkniętym pozostaje stała w czasie, niezależnie od jakichkolwiek zmian fizycznych lub chemicznych, które mogą zachodzić w układzie.
P: Dlaczego zachowanie masy jest ważne w chemii?
Odp.: Zachowanie masy jest podstawową zasadą w chemii, ponieważ zapewnia ramy dla zrozumienia reakcji chemicznych i ich produktów. Pomaga naukowcom dokładnie przewidywać wyniki reakcji chemicznych i opracowywać nowe procesy chemiczne.
P: Czy masa może zniknąć lub zostać zniszczona?
O: Nie, masa nie może zniknąć ani zostać zniszczona. Zgodnie z zasadą zachowania masy całkowita masa w układzie zamkniętym musi być stała w czasie. Oznacza to, że nawet jeśli materia zmieni formę lub zostanie przeorganizowana w systemie, całkowita ilość masy pozostaje taka sama.
P: Czy w fizyce można zastosować zasadę zachowania formułowania masy?
O: Tak, zasada zachowania formuły masowej odnosi się do wszystkich układów fizycznych, włączając te w fizyce. Jest to podstawowa zasada świata przyrody i dlatego jest ważnym pojęciem we wszystkich naukach.
P: Czy możesz podać przykład zasady zachowania masy?
O: Tak, dobrym przykładem zachowania masy jest spalanie drewna. Podczas spalania drewno przechodzi reakcję chemiczną, która przekształca je w popiół, parę wodną, dwutlenek węgla i inne gazy. Chociaż masa drewna wydaje się zanikać, w rzeczywistości zostało ono przekształcone w inne formy materii, których całkowita masa odpowiada pierwotnemu drewnu.
P: Czy Gram jest jedyną jednostką miary stosowaną w zasadzie zachowania masy?
O: Nie, gram nie jest jedyną jednostką miary stosowaną w zasadzie zachowania masy. Można zastosować dowolną jednostkę miary masy, o ile ta sama jednostka jest stosowana konsekwentnie w całym systemie.
P: Czy zasada zachowania masy uwzględnia każdą materię, która wchodzi do układu lub z niego wychodzi?
O: Nie, zasada zachowania masy odnosi się tylko do układu zamkniętego, w którym materia nie może wejść ani wyjść. Ale kiedy materia może wejść lub wyjść z układu, zamiast tego stosujemy zasadę zachowania materii.
P: Kto sformułował zasadę zachowania masy w chemii?
O: Zasada zachowania masy w chemii została po raz pierwszy sformułowana przez Antoine'a Lavoisiera i Pierre-Simona Laplace'a pod koniec XVIII wieku. Ustalili tę zasadę poprzez eksperymenty na spalaniu materiałów, takich jak drewno i metale.
P: Dlaczego musimy być ostrożni stosując zasadę zachowania masy?
Odp .: Musimy być ostrożni, stosując zasadę zachowania masy, ponieważ zakłada ona, że system jest całkowicie zamknięty, niezależnie od wejścia lub wyjścia. W rzeczywistości większość reakcji chemicznych zachodzi w układach otwartych, w których materia może wpływać do układu i z niego wypływać. W takich przypadkach stosujemy zamiast tego zasadę zachowania materii.
