Uno de los grandes principios definitorios de la física es que muchas de sus propiedades más importantes obedecen inquebrantablemente un principio importante: bajo condiciones fácilmente especificadas, se conservan , lo que significa que la cantidad total de estas cantidades contenida en el sistema que ha elegido nunca cambia. Cuatro cantidades comunes en física se caracterizan por tener leyes de conservación que se aplican a ellos. Estos son energy La ley de conservación de la masa establece que, en un sistema cerrado (incluyendo todo el universo), la masa no puede ser creada ni destruida por cambios químicos o físicos. En otras palabras, la masa total siempre se conserva. La descarada máxima "¡Lo que entra, debe salir!" parece ser un truismo científico literal, ya que nunca se ha demostrado que nada se desvanezca sin dejar rastro físico. Todos los componentes de todas las moléculas en cada célula de la piel que hayas arrojado, con su oxígeno , todavía existen átomos de hidrógeno, nitrógeno, azufre y carbono. Así como el misterioso programa de ciencia ficción The X-Files Podría llamarse en cambio "la ley de conservación de la materia" porque, en ausencia de la gravedad, no hay nada especial en el mundo sobre los objetos especialmente "masivos"; A continuación se incluye más información sobre esta importante distinción, ya que su relevancia es difícil de exagerar. El descubrimiento de la ley de conservación de masas fue realizado en 1789 por el científico francés Antoine Lavoisier; a otros se les ocurrió la idea antes, pero Lavoisier fue el primero en demostrarlo. En ese momento, gran parte de la creencia prevaleciente en la química sobre la teoría atómica aún provenía de los antiguos griegos, y gracias a ideas más recientes , se pensó que algo dentro del fuego (" phlogiston Lavoisier calienta óxido de mercurio y observó que la cantidad que disminuyó el peso del químico fue igual al peso del gas oxígeno. liberado en la reacción química. Antes de que los químicos pudieran dar cuenta de las masas de cosas que eran difíciles de rastrear, como el vapor de agua y los gases traza, no podían probar adecuadamente ningún principio de conservación de la materia, incluso si sospechaban de tales leyes estaban en funcionamiento. En cualquier caso, esto llevó a Lavoisier a afirmar que la materia debe conservarse en reacciones químicas, lo que significa que la cantidad total de materia en cada lado de una ecuación química es la misma. Esto significa que el número total de átomos (pero no necesariamente el número total de moléculas) en los reactivos debe ser igual a la cantidad en los productos, independientemente de la naturaleza del cambio químico. Una dificultad que las personas pueden tener con la ley de conservación de la masa es que los límites de sus sentidos hacen que algunos aspectos de la ley sean menos intuitivos. Por ejemplo, cuando come una libra de comida y bebe una libra de líquido, puede pesar las mismas seis horas más tarde, incluso si no va al baño. Esto se debe en parte a que los compuestos de carbono en los alimentos se convierten en dióxido de carbono (CO 2) y se exhalan gradualmente en el vapor (generalmente invisible) en la respiración. En esencia, como un concepto químico, La ley de conservación de la masa es esencial para comprender la ciencia física, incluida la física. Por ejemplo, en un problema de impulso sobre la colisión, podemos suponer que la masa total en el sistema no ha cambiado de lo que era antes de la colisión a algo diferente después de la colisión porque la masa, como el impulso y la energía, se conserva. La ley de conservación de la energía establece que la energía total de un sistema aislado nunca cambia, y eso se puede expresar de varias maneras. Uno de estos es KE (energía cinética) + PE (energía potencial) + energía interna (IE) \u003d una constante. Esta ley se desprende de la primera ley de la termodinámica y asegura que la energía, como la masa, no se puede crear ni destruir. Momento (mv) y momento angular (L \u003d mvr) también se conservan en física, y las leyes relevantes determinan fuertemente gran parte del comportamiento de las partículas en la mecánica analítica clásica. El calentamiento de carbonato de calcio, o CaCO < sub> 3, produce un compuesto de calcio mientras libera un gas misterioso. Supongamos que tiene 1 kg (1,000 g) de CaCO 3, y descubre que cuando se calienta, quedan 560 gramos del compuesto de calcio. ¿Cuál es la composición probable del resto del químico de calcio? sustancia, y ¿cuál es el compuesto que se liberó como gas? Primero, dado que esto es esencialmente un problema químico, deberá consultar una tabla periódica de elementos (ver Recursos para ver un ejemplo). Se le dice que tiene esos 1,000 g iniciales de CaCO 3. De las masas moleculares de los átomos constituyentes en la tabla, se ve que Ca \u003d 40 g /mol, C \u003d 12 g /mol y O \u003d 16 g /mol, lo que hace que la masa molecular del carbonato de calcio en su conjunto sea de 100 g /mol. mol (recuerde que hay tres átomos de oxígeno en CaCO 3). Sin embargo, tiene 1,000 g de CaCO 3, que son 10 moles de la sustancia. En este ejemplo, el producto de calcio tiene 10 moles de átomos de Ca; debido a que cada átomo de Ca es 40 g /mol, tiene 400 g de Ca total que puede asumir con seguridad después de calentar el CaCO 3. Para este ejemplo, los 160 g restantes (560 - 400) de compuesto de postcalentamiento representan 10 moles de átomos de oxígeno. Esto debe dejar 440 g de masa como gas liberado. La ecuación balanceada debe tener la forma 10 CaCO 3 → 10 CaO +? y la "?" el gas debe contener carbono y oxígeno en alguna combinación; debe tener 20 moles de átomos de oxígeno (ya tiene 10 moles de átomos de oxígeno a la izquierda del signo +) y, por lo tanto, 10 moles de átomos de carbono. Los "?" es CO 2. (En el mundo de la ciencia de hoy, has oído hablar del dióxido de carbono, lo que hace que este problema sea un ejercicio trivial. Pero piensa en un momento en que incluso los científicos ni siquiera sabían lo que había en el "aire"). Einstein y la Misa -Energy Equation Los estudiantes de física podrían estar confundidos por la famosa conservación de la ecuación de masa-energía E \u003d mc 2 postulada por Albert Einstein a principios de 1900, preguntándose si desafía la ley de conservación de la masa ( o energía), ya que parece implicar que la masa se puede convertir en energía y viceversa. Ninguna de las leyes se viola; en cambio, la ley afirma que la masa y la energía son en realidad diferentes formas de lo mismo. Es como medirlas en diferentes unidades dada la situación. Tal vez no puedas evitar igualar inconscientemente la masa con el peso por las razones descritas anteriormente: la masa es solo peso cuando la gravedad está en la mezcla, pero cuando, según tu experiencia, la gravedad no está presente (cuando estás en la Tierra y no estás en una cámara de gravedad cero)? Es difícil, entonces, concebir la materia como algo solo, como la energía en sí misma, que obedece a ciertas leyes y principios fundamentales. Además, así como la energía puede cambiar las formas entre cinética, potencial, eléctrica, térmica y otros tipos, la materia hace lo mismo, aunque las diferentes formas de la materia se denominan estados Si puede filtrar cómo sus propios sentidos perciben las diferencias en estas cantidades, es posible que pueda apreciar Tenga en cuenta que existen pocas diferencias reales en la física. Ser capaz de vincular conceptos importantes en las "ciencias duras" puede parecer arduo al principio, pero al final siempre es emocionante y gratificante.
, momentum
, angular moment
y mass
. Los primeros tres de estos son cantidades a menudo específicas para problemas mecánicos, pero la masa es universal, y el descubrimiento, o demostración, por así decirlo, de que la masa se conserva, al tiempo que confirma algunas sospechas de larga data en el mundo de la ciencia, fue vital para demostrar .
La Ley de Conservación de la Masa
declara sobre la verdad, toda la masa que alguna vez estuvo "está ahí fuera en algún lugar
".
Historia de la Ley de conservación de masas
") era en realidad una sustancia. Esto, razonaron los científicos, explicaba por qué un montón de cenizas es más liviano que lo que se quemó para producir las cenizas.
Descripción general de la conservación de la masa
Qué ¿Otra cosa está "conservada" en la ciencia física?
y es constante en sistemas en los que solo actúan fuerzas conservadoras (es decir, cuando no se "desperdicia" energía en forma de pérdidas por fricción o calor).
Ley de Conservación de la Masa: Ejemplo
Masa, energía y peso en el mundo real
: sólido, gas, líquido y plasma.
