Um dos grandes princípios definidores da física é que muitas de suas propriedades mais importantes obedecem de maneira inabalável a um princípio importante: sob condições facilmente especificadas, elas são conservadas, o que significa que a quantidade total dessas quantidades contidas o sistema que você escolheu nunca muda. Quatro quantidades comuns em física são caracterizadas por ter leis de conservação que se aplicam a elas. Estes são energia A lei de conservação de massa afirma que, em um sistema fechado (incluindo todo o universo), a massa não pode ser criada nem destruída por mudanças químicas ou físicas. Em outras palavras, a massa total é sempre conservada. A máxima atrevida "O que entra, deve sair!" parece ser um truísmo científico literal, pois nada foi mostrado para simplesmente desaparecer sem deixar vestígios físicos. Todos os componentes de todas as moléculas em todas as células da pele que você já derramou, com seu oxigênio , ainda existem átomos de hidrogênio, nitrogênio, enxofre e carbono. Assim como a ficção científica misteriosa mostra Os Arquivos X Poderia ser chamado em vez disso, “a lei da conservação da matéria” porque, na ausência de gravidade, não há nada de especial no mundo sobre objetos especialmente “maciços”; segue mais essa importante distinção, pois sua relevância é difícil de exagerar. A descoberta da lei de conservação de massa foi feita em 1789 pelo cientista francês Antoine Lavoisier; outros haviam sugerido a idéia antes, mas Lavoisier foi o primeiro a provar isso. Na época, grande parte da crença predominante na química sobre a teoria atômica ainda vinha dos gregos antigos, e graças a idéias mais recentes , pensava-se que algo dentro do fogo (" phlogiston Antes que os químicos pudessem explicar as massas de coisas difíceis de rastrear, como vapor de água e gases traços, eles não podiam testar adequadamente nenhum princípio de conservação de matéria, mesmo que suspeitassem de tais leis. estavam de fato em operação. Uma dificuldade que as pessoas podem ter com a lei de conservação de massa é que os limites de seus sentidos tornam alguns aspectos da lei menos intuitivos. Por exemplo, quando você come um quilo de comida e bebe um quilo de líquido, pode pesar as mesmas seis horas mais tarde, mesmo que não vá ao banheiro. Isso ocorre em parte porque os compostos de carbono nos alimentos são convertidos em dióxido de carbono (CO 2) e exalados gradualmente no vapor (geralmente invisível) da respiração. No seu núcleo, como conceito de química, a lei da conservação da massa é essencial para a compreensão da ciência física, incluindo a física. Por exemplo, em um problema de momento sobre colisão, podemos assumir que a massa total no sistema não mudou do que era antes da colisão para algo diferente após a colisão porque a massa - como momento e energia - é conservada. Outra coisa é "conservada" na ciência física? A lei de conservação de energia afirma que a energia total de um sistema isolado nunca muda e pode ser expressa de várias maneiras. Um deles é KE (energia cinética) + PE (energia potencial) + energia interna (IE) \u003d uma constante. Essa lei segue a primeira lei da termodinâmica e garante que energia, como a massa, não possa ser criada ou destruída. Momento (mv) e momento angular (L \u003d mvr) também são conservados na física, e as leis relevantes determinam fortemente grande parte do comportamento das partículas na mecânica analítica clássica. O aquecimento do carbonato de cálcio ou CaCO < sub> 3, produz um composto de cálcio enquanto libera um gás misterioso. Digamos que você tenha 1 kg (1.000 g) de CaCO 3, e você descobre que, quando aquecido, restam 560 gramas do composto de cálcio. Qual é a composição provável do restante produto químico de cálcio substância e qual é o composto liberado como gás? Primeiro, como esse é essencialmente um problema de química, você precisará se referir a uma tabela periódica de elementos (consulte Recursos para obter um exemplo). Você foi informado de que possui 1.000 g iniciais de CaCO 3. A partir das massas moleculares dos átomos constituintes da tabela, você vê que Ca \u003d 40 g /mol, C \u003d 12 g /mol e O \u003d 16 g /mol, tornando a massa molecular do carbonato de cálcio como um todo 100 g /mol (lembre-se de que existem três átomos de oxigênio no CaCO 3). No entanto, você possui 1.000 g de CaCO 3, que são 10 moles da substância. Neste exemplo, o produto de cálcio possui 10 moles de átomos de Ca; como cada átomo de Ca é de 40 g /mol, você tem 400 g de Ca no total, que você pode assumir com segurança que restou depois que o CaCO 3 foi aquecido. Para este exemplo, os 160 g restantes (560 - 400) de composto pós-aquecimento representam 10 moles de átomos de oxigênio. Isso deve deixar 440 g de massa como gás liberado. A equação balanceada deve ter a forma de 10 CaCO 3 → 10 CaO +? e a "?" o gás deve conter carbono e oxigênio em alguma combinação; ele deve ter 20 moles de átomos de oxigênio - você já possui 10 moles de átomos de oxigênio à esquerda do sinal + - e, portanto, 10 moles de átomos de carbono. O "?" é CO 2. (No mundo científico de hoje, você já ouviu falar em dióxido de carbono, tornando esse problema um exercício trivial. Mas pense em um momento em que até os cientistas nem sabiam o que estava no "ar".) Os estudantes de física podem ficar confusos com a famosa equação de conservação de energia de massa E \u003d mc 2 postulada por Albert Einstein no início de 1900, imaginando se isso desafia a lei de conservação de massa ( ou energia), uma vez que parece implicar que a massa pode ser convertida em energia e vice-versa. Nenhuma lei é violada; em vez disso, a lei afirma que massa e energia são, na verdade, formas diferentes da mesma coisa. É como medi-las em diferentes unidades, dada a situação. Talvez você não possa ajudar, mas inconscientemente iguala massa com peso pelas razões descritas acima - massa é apenas peso quando a gravidade está na mistura, mas quando na sua experiência a gravidade não está presente (quando você está na Terra e não em uma câmara de gravidade zero)? Além disso, assim como a energia pode mudar de forma entre os tipos cinético, potencial, elétrico, térmico e outros, a matéria faz a mesma coisa, embora as diferentes formas de matéria sejam chamadas estados Se você pode filtrar como seus próprios sentidos percebem as diferenças nessas quantidades, poderá apreciar pode haver poucas diferenças reais na física. Ser capaz de unir os principais conceitos nas "ciências exatas" pode parecer árduo a princípio, mas é sempre emocionante e gratificante no final.
, momento
, momento angular
e massa
. Os três primeiros são quantidades geralmente específicas para problemas mecânicos, mas a massa é universal e a descoberta - ou demonstração, por assim dizer - de que a massa é conservada, confirmando algumas suspeitas de longa data no mundo da ciência, foi vital para provar
A lei de conservação de massa
declara sobre a verdade, toda a massa que já existiu "está lá fora em algum lugar
".
História da Lei de Conservação em Massa
") era realmente uma substância. Os cientistas argumentaram que isso explicava por que uma pilha de cinzas é mais leve do que o que foi queimado para produzir as cinzas.
Lavoisier aqueceu o óxido de mercúrio e observou que a quantidade diminuída do peso do produto químico era igual ao peso do gás oxigênio liberados na reação química.
De qualquer forma, isso levou Lavoisier a afirmar que a matéria deve ser conservada em reações químicas, o que significa que a quantidade total de matéria em cada lado de uma equação química é a mesma. Isso significa que o número total de átomos (mas não necessariamente o número total de moléculas) nos reagentes deve ser igual à quantidade nos produtos, independentemente da natureza da mudança química.
Visão geral da conservação de massa
e é constante em sistemas nos quais apenas forças conservadoras atuam (ou seja, quando nenhuma energia é "desperdiçada" na forma de perdas por atrito ou calor).
Lei da Conservação da Massa: Exemplo
Einstein e a massa -Equação de energia
Massa, energia e peso no mundo real
É difícil, então, conceber a matéria como apenas material, como energia por si só, que obedece a certas leis e princípios fundamentais.
: solid, gás, líquido e plasma.
