L'un des grands principes déterminants de la physique est que nombre de ses propriétés les plus importantes obéissent sans réserve à un principe important: dans des conditions facilement spécifiées, elles sont conservées Quatre grandeurs courantes en physique se caractérisent par des lois de conservation qui leur sont applicables. Il s'agit de énergie La loi de la conservation de la masse stipule que, dans un système fermé (y compris l'univers entier), la masse ne peut être ni créée ni détruite par des changements chimiques ou physiques. En d'autres termes, la masse totale est toujours conservée. La maxime effrontée "Ce qui entre, doit sortir!" semble être un truisme scientifique littéral, car il n'a jamais été démontré que rien ne disparaissait sans aucune trace physique. Tous les composants de toutes les molécules de chaque cellule de la peau que vous avez perdue, avec leur oxygène , l'hydrogène, l'azote, le soufre et les atomes de carbone existent toujours. Tout comme le montre la science-fiction mystère Les X-Files On pourrait l'appeler au lieu de cela «la loi de conservation de la matière» car, en l'absence de gravité, il n'y a rien de spécial au monde dans les objets particulièrement «massifs»; plus de détails sur cette distinction importante qui suit, car sa pertinence est difficile à surestimer. La découverte de la loi de conservation de masse a été faite en 1789 par le scientifique français Antoine Lavoisier; d'autres avaient eu l'idée auparavant, mais Lavoisier a été le premier à le prouver. À l'époque, une grande partie de la croyance dominante en chimie à propos de la théorie atomique provenait encore des Grecs anciens, et grâce à des idées plus récentes , on pensait que quelque chose dans le feu (" phlogiston Lavoisier a chauffé de l'oxyde mercurique et a noté que la quantité de poids du produit chimique diminuée était égale au poids de l'oxygène gazeux libérés dans la réaction chimique. Avant que les chimistes puissent rendre compte des masses de choses difficiles à suivre, telles que la vapeur d'eau et les gaz traces, ils ne pouvaient pas tester correctement les principes de conservation de la matière même s'ils soupçonnaient de telles lois En tout état de cause, cela a conduit Lavoisier à déclarer que la matière doit être conservée dans les réactions chimiques, ce qui signifie que la quantité totale de matière de chaque côté d'une équation chimique est la même. Cela signifie que le nombre total d'atomes (mais pas nécessairement le nombre total de molécules) dans les réactifs doit être égal à la quantité dans les produits, quelle que soit la nature du changement chimique. Une des difficultés que les gens peuvent avoir avec la loi de conservation de la masse est que les limites de vos sens rendent certains aspects de la loi moins intuitifs. Par exemple, lorsque vous mangez une livre de nourriture et buvez une livre de liquide, vous pourriez peser les mêmes six heures environ plus tard, même si vous n'allez pas aux toilettes. Cela est dû en partie au fait que les composés carbonés des aliments sont convertis en dioxyde de carbone (CO 2) et expirent progressivement dans la vapeur (généralement invisible) de votre respiration. À la base, en tant que concept chimique, la loi de conservation de la masse fait partie intégrante de la compréhension des sciences physiques, y compris la physique. Par exemple, dans un problème d'élan sur la collision, nous pouvons supposer que la masse totale dans le système n'a pas changé de ce qu'elle était avant la collision à quelque chose de différent après la collision parce que la masse - comme l'élan et l'énergie - est conservée. Sinon, est-elle "conservée" en sciences physiques? La loi de conservation de l'énergie stipule que l'énergie totale d'un système isolé ne change jamais, et cela peut s'exprimer de plusieurs manières. L'un d'eux est KE (énergie cinétique) + PE (énergie potentielle) + énergie interne (IE) \u003d une constante. Cette loi découle de la première loi de la thermodynamique et garantit que l'énergie, comme la masse, ne peut pas être créée ou détruite. Momentum (mv) et moment angulaire (L \u003d mvr) sont également conservés en physique, et les lois pertinentes déterminent fortement une grande partie du comportement des particules en mécanique analytique classique. Le chauffage du carbonate de calcium, ou CaCO < sub> 3, produit un composé calcique tout en libérant un gaz mystérieux. Disons que vous avez 1 kg (1 000 g) de CaCO 3, et vous découvrez que lorsqu'il est chauffé, il reste 560 grammes du composé de calcium. Quelle est la composition probable du calcium chimique restant substance, et quel est le composé qui a été libéré sous forme de gaz? Tout d'abord, comme il s'agit essentiellement d'un problème de chimie, vous devrez vous référer à un tableau périodique des éléments (voir Ressources pour un exemple). On vous dit que vous avez les 1 000 premiers g de CaCO 3. D'après les masses moléculaires des atomes constitutifs dans le tableau, vous voyez que Ca \u003d 40 g /mol, C \u003d 12 g /mol et O \u003d 16 g /mol, ce qui rend la masse moléculaire du carbonate de calcium dans son ensemble 100 g /mol (rappelez-vous qu'il y a trois atomes d'oxygène dans CaCO 3). Cependant, vous avez 1 000 g de CaCO 3, ce qui représente 10 moles de la substance. Dans cet exemple, le produit de calcium a 10 moles d'atomes de Ca; parce que chaque atome de Ca est de 40 g /mol, vous avez 400 g de Ca total que vous pouvez supposer en toute sécurité après avoir chauffé le CaCO 3 Pour cet exemple, les 160 g restants (560 - 400) de composé de post-chauffage représentent 10 moles d'atomes d'oxygène. Cela doit laisser 440 g de masse sous forme de gaz libéré. L'équation équilibrée doit avoir la forme 10 CaCO 3 → 10 CaO +? et le "?" le gaz doit contenir du carbone et de l'oxygène dans une certaine combinaison; il doit avoir 20 moles d'atomes d'oxygène - vous avez déjà 10 moles d'atomes d'oxygène à gauche du signe + - et donc 10 moles d'atomes de carbone. Le "?" est CO 2. (Dans le monde scientifique d'aujourd'hui, vous avez entendu parler du dioxyde de carbone, ce qui fait de ce problème un exercice trivial. Mais pensez à une époque où même les scientifiques ne savaient même pas ce qu'il y avait dans "l'air".) Les étudiants en physique pourraient être déroutés par la fameuse conservation de l'équation masse-énergie E \u003d mc 2 postulée par Albert Einstein au début des années 1900, se demandant si elle défie la loi de la conservation de la masse ( ou énergie), car cela semble impliquer que la masse peut être convertie en énergie et vice versa. Aucune des deux lois n'est violée; au lieu de cela, la loi affirme que la masse et l'énergie sont en fait des formes différentes de la même chose. C'est un peu comme les mesurer dans différentes unités compte tenu de la situation. Vous ne pouvez peut-être pas m'empêcher d'assimiler inconsciemment masse et poids pour les raisons décrites ci-dessus - la masse n'est que du poids lorsque la gravité est dans le mélange, mais quand, selon votre expérience, la gravité n'est pas Il est donc difficile de concevoir la matière comme une substance, comme l'énergie à part entière, qui obéit à certaines lois et principes fondamentaux. De plus, tout comme l'énergie peut changer les formes entre les types cinétique, potentiel, électrique, thermique et autres, la matière fait la même chose, bien que les différentes formes de matière soient appelées états Si vous pouvez filtrer la façon dont vos propres sens perçoivent les différences de ces quantités, vous pourriez Je pense qu'il y a peu de différences réelles dans la physique. Être capable de relier les principaux concepts dans les "sciences dures" peut sembler difficile au début, mais c'est toujours excitant et gratifiant au final.
, ce qui signifie que la quantité totale de ces quantités contenues dans le système que vous avez choisi ne change jamais.
, momentum
, moment angulaire
et masse
. Les trois premiers sont des quantités souvent spécifiques aux problèmes de mécanique, mais la masse est universelle, et la découverte - ou la démonstration, pour ainsi dire - que la masse est conservée, tout en confirmant certains soupçons de longue date dans le monde scientifique, était vitale pour prouver .
La loi de la conservation de la masse
déclarent la vérité, toute masse qui a jamais existé "est là-bas quelque part
".
Histoire de la loi de conservation de masse
") était en fait une substance. Ceci, ont expliqué les scientifiques, a expliqué pourquoi un tas de cendres est plus léger que tout ce qui a été brûlé pour produire les cendres.
Aperçu de la conservation de la masse
et est constant dans les systèmes dans lesquels seules des forces conservatrices agissent (c'est-à-dire lorsqu'aucune énergie n'est "gaspillée" sous forme de pertes de friction ou de chaleur).
Loi de conservation de la masse: exemple
Einstein and the Mass -Energy Equation
Masse, énergie et poids dans le monde réel
présente (quand vous êtes sur Terre et pas dans une chambre à gravité nulle)?
: solide, gaz, liquide et plasma.
