قانون بقای جرم و انرژی. قوانین پایه شیمی قوانین بقا در شیمی

از جمله قوانین اساسی شیمی، قانون بقای جرم مواد است که به عنوان یک مفهوم کلی تدوین شده است. حفظ ماده و حرکتتوسط دانشمند بزرگ روسی M.V. Lomonosov در سال 1748 و به طور تجربی توسط خودش در سال 1756 و به طور مستقل توسط شیمیدان فرانسوی A.-L. Lavoisier در سال 1773 تأیید شد.

عبارت مدرن قانون:

جرم مواد وارد شده به یک واکنش شیمیایی برابر با جرم مواد تشکیل شده در نتیجه واکنش است.

یعنی در واکنش های شیمیایی تعداد اتم ها قبل و بعد از واکنش ثابت می ماند، به عنوان مثال: H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O.

با این حال، تقریباً تمام واکنش ها با آزاد شدن یا جذب گرما همراه است. برهمکنش اسید و قلیایی همیشه شامل آزاد شدن انرژی در محیط می شود (واکنش گرمازا)، بنابراین معادله فوق به طور کامل فرآیند را منعکس نمی کند. درست تر است که این واکنش را به صورت زیر بنویسیم

H 2 SO 4 + 2 NaOH = Na 2 SO 4 + 2 H 2 O + Q ، که در آن Q 113.7 کیلوژول است.

آیا در اینجا با قانون بقای جرم مواد مغایرتی وجود دارد؟

خیلی بعد، در سال 1905، A. Einstein یک رابطه کمی بین جرم m و انرژی سیستم E برقرار کرد: E = m ∙ c 2، که در آن c سرعت نور در خلاء (حدود 300000 کیلومتر بر ثانیه یا 3∙) است. 10 10 سانتی متر بر ثانیه). با استفاده از معادله انیشتین، تغییر جرم (بر حسب گرم) را برای واکنش خود تعیین می کنیم

Δm = Δ E/s 2 = (113.7 ∙10 10 g∙cm 2 /g)/ (3∙10 10 cm/s) 2 = 1.26 ∙10 -9 گرم.

در حال حاضر تشخیص چنین تغییرات ناچیز در جرم غیرممکن است. بنابراین، قانون بقای جرم مواد عملاً برای واکنش های شیمیایی معتبر است، اما از نظر تئوری سختگیرانه نیست - نمی توان آن را برای فرآیندهایی که با آزاد شدن مقدار بسیار زیادی انرژی همراه است، به عنوان مثال، برای واکنش های گرما هسته ای اعمال کرد. .

پس قانون بقای جرم و قانون بقای انرژی جدا از یکدیگر وجود ندارند. یک قانون در طبیعت خود را نشان می دهد - قانون بقای جرم و انرژی.مانند سایر قوانین طبیعت، قانون بقای جرم مواد بسیار عالی است اهمیت عملی. بنابراین، با استفاده از آن، می توان روابط کمی بین موادی که در حال تبدیل شیمیایی هستند ایجاد کرد.

در یک معادله واکنش شیمیایی، هر فرمول نشان دهنده یک مول از ماده مربوطه است. بنابراین، با دانستن جرم مولی مواد شرکت کننده در واکنش، می توانیم از معادله واکنش برای یافتن رابطه بین جرم موادی که واکنش می دهند و مواد تشکیل شده در نتیجه آن استفاده کنیم. اگر واکنش شامل موادی در حالت گاز باشد، معادله واکنش به فرد اجازه می دهد تا نسبت حجمی آنها را پیدا کند.

بنابراین، محاسبات با استفاده از معادلات شیمیایی، یعنی. محاسبات استوکیومتری، بر اساس قانون بقای جرم مواد هستند. اما در شرایط واقعی به دلیل فرآیندهای ناقص یا تلفات مختلف، جرم محصولات حاصل اغلب کمتر از جرمی است که طبق قانون بقای جرم مواد باید باشد.

بازده محصول واکنش(یا کسر جرمی بازده) نسبتی است که به صورت درصد بیان می شود، جرم محصول واقعی به جرم آن، که باید مطابق با محاسبه نظری به دست آید:

η = m (X) / m نظریه. (ایکس)،

که در آن η بازده محصول، % است. m (X) - جرم محصول X بدست آمده در فرآیند واقعی. m theor. (X) - جرم ماده X از نظر نظری محاسبه شده است.

در مسائلی که بازده محصول مشخص نشده است، فرض می شود که کمی است، یعنی. η = 100%.

نمونه هایی از حل مسائل (محاسبات با استفاده از معادلات شیمیایی)

وظیفه 1.آهن را می توان با احیای اکسید آهن (III) با آلومینیوم به دست آورد. تعیین کنید برای بدست آوردن 140 گرم آهن چه مقدار آلومینیوم لازم است؟

راه حل 1.بیایید معادله واکنش را بنویسیم: Fe 2 O 3 + 2Al = 2 Fe + Al 2 O 3

بیایید مقدار ماده آهنی را که باید بدست آوریم تعیین کنیم:

ν (Fe) = m (Fe) / M(Fe) = 140 گرم / 56 گرم / مول = 2.5 مول.

از معادله واکنش مشخص می شود که برای به دست آوردن آهن به مقدار 2 مول از یک ماده، 2 مول آلومینیوم لازم است، یعنی.

ν (Al)/ ν (Fe) = 2/2، بنابراین ν (Al) = ν (Fe) = 2.5 مول.

اکنون می توانید جرم آلومینیوم را تعیین کنید:

m (Al) = M(Al)∙ ν(Al) = 27 g/mol ∙ 2.5 mol = 67.5 g.

پاسخ:برای به دست آوردن 140 گرم آهن به 67.5 گرم آلومینیوم نیاز دارید.

راه حل 2.چنین مشکلاتی را می توان با ترسیم نسبت ها حل کرد. از معادله واکنش مشخص می شود که برای تولید آهن به مقدار 2 مول از یک ماده، 2 مول آلومینیوم لازم است. بیایید بنویسیم:

برای به دست آوردن (2∙56) g = 112 گرم آهن، (2∙27) g = 54 گرم Al مورد نیاز است.

» » » » 140 گرم آهن » » » » m (Al)

بیایید یک نسبت بسازیم: 112: 54 = 140: m(Al)، از اینجا به دست می آید

m(Al) = 140 ∙ 54 / 112 = 67.5 گرم

وظیفه 2.اگر 10.8 گرم آلومینیوم در اسید کلریدریک اضافی حل شود چه حجمی از هیدروژن آزاد می شود (شرایط عادی)؟

راه حل.بیایید معادله واکنش را بنویسیم: 6HCl + 2Al = 2AlCl 3 + 3H 2

بیایید مقدار آلومینیومی که واکنش نشان داده است را تعیین کنیم

ν (Al) = m (Al)/ M (Al) = 10.8 گرم / 27 g/mol = 0.4 مول.

از معادله واکنش چنین بر می آید که وقتی 2 مول آلومینیوم حل می شود، 3 مول هیدروژن H2 به دست می آید، یعنی. ν (Al)/ ν (H 2) = 2/3، بنابراین،

ν (H2) = 3 ν (Al)/2 = 3 ∙0.4 mol/2 = 0.6 mol.

بیایید حجم هیدروژن را محاسبه کنیم:

V(H 2) = V M ∙ ν (H 2) = 22.4 l/mol ∙ 0.6 mol = 13.44 l.

پاسخ:هنگامی که 10.8 گرم Al در اسید هیدروکلریک حل شود، 13.44 لیتر هیدروژن به دست می آید.

وظیفه 3.چه حجمی از اکسید گوگرد (IV) باید با اکسیژن اکسید شود تا 20 گرم اکسید گوگرد (VI) بدست آید؟ شرایط عادی است، بازده محصول 80٪ است.

راه حل.بیایید معادله واکنش را بنویسیم: 2SO 2 + O 2 = 2SO 3

اجازه دهید با استفاده از فرمول جرم اکسید گوگرد (VI) را که در بازده کمی محصول (یعنی از نظر تئوری) به دست می آید، تعیین کنیم.

η = m (X) / m نظریه. (ایکس)،

که در آن η با توجه به شرایط مسئله برابر با 0.8 (یا 80%) است.

به شرح زیر است: نظریه m (SO 3) = m (SO 3) / η(SO 3) = 20/0.8 = 25 گرم.

مقدار ماده اکسید گوگرد (VI) 25 گرم با فرمول تعیین می شود

ν (SO 3) = m (SO 3) / M (SO 3) = 25 گرم / (32 + 3∙16) g/mol = 25/80 = 0.3125 مول.

از معادله واکنش نتیجه می شود که

ν (SO 2)/ ν (SO 3) = 2/2، بنابراین

ν (SO 2) = ν (SO 3) = 0.3125 مول.

باقی مانده است که حجم اکسید گوگرد (IV) را در شرایط عادی تعیین کنیم: V o (SO 2) = V M ∙ ν (SO 2) = 22.4 لیتر در مول ∙ 0.3125 مول = 7 لیتر.

پاسخ:برای به دست آوردن 20 گرم اکسید گوگرد (VI) به 7 لیتر اکسید گوگرد (IV) نیاز دارید.

مشکل 4. به محلولی حاوی 25.5 گرم نیترات نقره، محلولی حاوی 7.8 گرم سولفید سدیم اضافه شد. جرم رسوب تشکیل شده چقدر است؟

راه حل.اجازه دهید معادله واکنش جاری را بنویسیم:

2AgNO 3 + Na 2 S = Ag 2 S↓ + 2 NaNO 3.

از آنجایی که مقدار ماده و جرم محصول بر اساس جرم و مقدار ماده دریافتی در کمبود محاسبه می شود، بنابراین ابتدا باید مقادیر نیترات نقره و سولفید سدیم را تعیین کرد:

ν (AgNO 3) = m (AgNO 3) / M (AgNO 3) = 25.5 گرم / 170 g/mol = 0.15 مول؛

ν (Na 2 S) = m (Na 2 S) / M (Na 2 S) = 7.8 گرم / 78 g/mol = 0.1 مول.

با توجه به معادله واکنش: برای هر 2 مول AgNO 3، 1 مول Na 2 S مورد نیاز است (یعنی نصف آن)، که به این معنی است:

در هر 0.15 مول AgNO 3 » » » » ν ' مول Na 2 S.

سپس ν' (Na 2 S) = ½ ∙ 0.15 mol = 0.075 mol،

بنابراین، سولفید سدیم بیش از حد گرفته می شود و محاسبه باید بر اساس مقدار ماده AgNO 3 انجام شود.

از معادله واکنش چنین است:

ν(Ag 2 S) = ν (Na 2 S) = ν (AgNO 3)/2 = 0.15 mol/2 = 0.075 mol.

اکنون می‌توانیم جرم سولفید نقره را که رسوب کرده است تعیین کنیم: m(Ag 2 S) = M (Ag 2 S) ∙ ν(Ag 2 S) = 248 g/mol ∙ 0.075 mol = 18.6 گرم.

پاسخ:جرم رسوب تشکیل شده 18.6 گرم است.

قانون چندگانه

اگر دو عنصر بتوانند چندین ترکیب شیمیایی را با یکدیگر تشکیل دهند چه اتفاقی می افتد؟ در سال 1803 شیمیدان بزرگ انگلیسی جی دالتون نشان داد:

● اگر دو عنصر با یکدیگر چند ترکیب تشکیل دهند، جرم یکی از عناصری که روی جرم یکسان دیگری قرار می گیرند به صورت اعداد صحیح کوچک به یکدیگر مرتبط می شوند.

این قانون عقاید اتمی در مورد ساختار ماده را تأیید کرد: از آنجایی که عناصر در نسبت های متعدد با هم ترکیب می شوند، بنابراین، ترکیبات شیمیایی با یک عدد صحیح اتم متفاوت هستند. آنها نشان دهنده کوچکترین مقدار عنصری هستند که وارد یک ترکیب می شوند. به عنوان مثال، در هر 1 گرم نیتروژن در اکسیدهای آن N 2 O، NO، N 2 O 3، NO 2، N 2 O 5 0.57 وجود دارد. 1.14; 1.71; 2.28; و 2.85 گرم اکسیژن که مربوط به نسبت 1:2:3:4:5 است.

اما در مورد ترکیبات با ترکیب متغیر، قانون نسبت های متعدد قابل اجرا نیست.

قانون ثبات ترکیب

این قانون توسط دانشمند فرانسوی جی پروست در سال 1801 کشف شد:

● هر ماده منفرد از نظر شیمیایی خالص، صرف نظر از روش تهیه آن، همیشه ترکیب کمی یکسانی دارد.

به عنوان مثال، دی اکسید گوگرد را می توان با سوزاندن گوگرد یا با اثر اسیدها روی سولفیت ها یا با اثر اسید سولفوریک غلیظ روی مس تولید کرد. در هر صورت، یک مولکول دی اکسید گوگرد از یک اتم گوگرد و دو اتم اکسیژن تشکیل شده است - SO 2، یعنی. نسبت جرمی گوگرد و اکسیژن همیشه 1:1 است.

قانون پروست برای شیمی از اهمیت اساسی برخوردار بود - به ایده وجود مولکول ها منجر شد و تقسیم ناپذیری اتم ها را تأیید کرد. موادی با ترکیب ثابت به افتخار دالتون "دالتونید" نامیده می شدند.

قانون ثبات ترکیب نیز فقط برای مواد با ساختار مولکولی معتبر است. در حال حاضر، تعداد زیادی از ترکیبات شناخته شده است که از قانون ثبات ترکیب و قانون نسبت های متعدد تبعیت نمی کنند. آنها نامیده می شوند ترکیبات با ترکیب متغیر (اغلب اینها اکسیدها، سولفیدها، نیتریدها، هیدریدها و غیره هستند) . در چنین ترکیباتی، در واحد جرم یک عنصر ممکن است جرم متفاوتی از عنصر دیگر وجود داشته باشد. به عنوان مثال، ترکیب اکسیدهای تیتانیوم (II) و (IV) بسته به شرایط سنتز می تواند به شرح زیر باشد: TiO 0.8-1.2 و TiO 1.9-2.0.

ترکیبات با ترکیب متغیر به دلیل نقص در شبکه کریستالی در طول تبلور ماده به دست می آیند. به دلیل وجود حفره ها یا اتم های اضافی در شبکه کریستالی، برخی از مواد خواص جدید و جالب بسیاری مانند خواص نیمه هادی از خود نشان می دهند.

قانون معادل ها

مطالعه نسبت جرم اسیدها و بازهایی که با یکدیگر برهمکنش دارند تا نمک ها را تشکیل دهند، I. Richter در 1792 - 1800. به این نتیجه رسیدند که جرم یک ماده که با همان جرم ماده دیگر واکنش می دهد به عنوان اعداد صحیح ساده با یکدیگر مرتبط هستند. بعدها، D. Dalton مفهوم "وزن اتصال" را معرفی کرد که اکنون با مفهوم معادل جایگزین شده است.

● مواد در مقادیری متناسب با معادل خود با یکدیگر واکنش نشان می دهند.

برای حل برخی مشکلات از فرمول دیگری از این قانون استفاده می شود:

● جرم (حجم) موادی که با یکدیگر واکنش می دهند با جرم (حجم) معادل آنها متناسب است:

m A / m B = E A / E B،

که در آن m A و m B جرم واکنش دهنده های A و B هستند،

E A و E B جرمهای معادل این مواد هستند.

قوانین گاز

سیستم های. برخلاف مدل کلاسیک، جرم تنها یک سیستم فیزیکی جدا شده حفظ می‌شود، یعنی در غیاب تبادل انرژی با محیط خارجی. مجموع جرم اجزای سیستم حفظ نمی شود (جرم غیرافزودنی است). به عنوان مثال، در هنگام واپاشی رادیواکتیو در یک سیستم جدا شده متشکل از ماده و تشعشع، جرم کل ماده کاهش می یابد، اما جرم سیستم ثابت می ماند، علیرغم این واقعیت که جرم تشعشع ممکن است صفر باشد.

طرح تاریخی

قانون بقای جرم در طول تاریخ به عنوان یکی از فرمول‌بندی‌ها درک شده است قانون بقای ماده. یکی از اولین کسانی که آن را فرموله کرد، فیلسوف یونان باستان امپدوکلس (قرن پنجم قبل از میلاد) بود:

هیچ چیز از هیچ به وجود نمی آید و هیچ راهی وجود ندارد که بتوان آن چیزی را که وجود دارد نابود کرد.

پیش از این، "اصل حفاظت" امپدوکلس توسط نمایندگان مکتب میلزی برای تدوین ایده های نظری در مورد جوهر اولیه، اساس همه چیز، مورد استفاده قرار گرفت. بعدها، تز مشابهی توسط دموکریتوس، ارسطو و اپیکور (همانطور که توسط لوکرتیوس کارا بازگو شد) بیان شد.

دانشمندان قرون وسطی نیز در مورد صحت این قانون تردیدی نداشتند. فرانسیس بیکن در سال 1620 اعلام کرد: "مجموع ماده همیشه ثابت می ماند، و نمی توان آن را افزایش یا کاهش داد... هیچ بخش کوچکی از آن را نمی توان یا توسط کل توده جهان غلبه کرد، یا با نیروی ترکیبی همه از بین رفت. عوامل، یا به هر طریقی نابود شده است.»

وزن به قدری با ماده عناصر مرتبط است که با تغییر از یکی به دیگری، همیشه همان وزن را حفظ می کنند.

متن اصلی (فرانسوی)
La pesanteur est si étroitement jointe à la première matière des éléments que، se changeant de l"un en l"autre، ils gardent toujours le même poids.

تمام تغییراتی که در طبیعت اتفاق می افتد به گونه ای است که اگر چیزی به چیزی اضافه شود از چیز دیگری سلب می شود. بنابراین، هر چقدر ماده به یک بدن اضافه شود، همان مقدار از بدن دیگر از بین می رود، چند ساعت را به خواب می گذرانم، همان مقداری را که از بیداری حذف می کنم و غیره.

در اتحاد جماهیر شوروی، بر اساس این عبارت، ام. وی. مورخان مدرن چنین ادعاهایی را بی اساس می دانند. این یک عقیده اشتباه است که قانون بقای جرم به طور تجربی توسط لومونوسوف اثبات شده است.

قانون جهانی توسط لومونوسوف بر اساس ملاحظات ماتریالیستی کلی فلسفی تدوین شد؛ او هرگز مورد سوال یا آزمایش قرار نگرفت، بلکه برعکس، در تمام طول زندگی‌اش به عنوان یک موقعیت شروع ثابت در تمام مطالعاتش خدمت کرد.

پس از آن، تا زمان ایجاد فیزیک خرد، قانون بقای جرم درست و بدیهی تلقی می شد. امانوئل کانت این قانون را یک اصل علم طبیعی اعلام کرد (1786). لاووازیه در «کتاب درسی ابتدایی شیمی» (1789) فرمول کمی دقیقی از قانون بقای جرم ماده ارائه کرد، اما آن را قانون جدید و مهمی اعلام نکرد، بلکه به طور گذرا از آن به عنوان یک قانون شناخته شده و شناخته شده یاد کرد. واقعیت ثابت شده قابل اعتماد برای واکنش های شیمیایی، لاووازیه قانون را در عبارات زیر فرموله کرد:

نه در فرآیندهای مصنوعی و نه در فرآیندهای طبیعی هیچ اتفاقی نمی‌افتد و می‌توان این موضع را مطرح کرد که در هر عملیات [واکنش شیمیایی] به همان میزان ماده قبل و بعد وجود دارد، که کیفیت و کمیت اصول یکسان باقی مانده است. جابجایی و گروه بندی مجدد رخ داد. تمام هنر انجام آزمایشات در شیمی بر این گزاره استوار است.

به عبارت دیگر، جرم یک سیستم فیزیکی بسته که در آن یک واکنش شیمیایی رخ می دهد، حفظ می شود و مجموع جرم همه مواد وارد شده به این واکنش برابر است با مجموع جرم همه محصولات واکنش (یعنی آن نیز حفظ شده است). بنابراین جرم افزودنی در نظر گرفته می شود.

وضعیت فعلی

در قرن بیستم، دو خاصیت جرم جدید کشف شد.

(M1) جرم یک جسم فیزیکی به انرژی درونی آن بستگی دارد (به هم ارزی جرم و انرژی مراجعه کنید). هنگامی که انرژی خارجی جذب می شود، جرم افزایش می یابد و زمانی که از دست می رود، کاهش می یابد. نتیجه این است که جرم فقط در یک سیستم ایزوله حفظ می شود، یعنی در غیاب تبادل انرژی با محیط خارجی. تغییر جرم در طی واکنش های هسته ای به ویژه قابل توجه است. اما حتی در طی واکنش های شیمیایی که با آزاد شدن (یا جذب) گرما همراه است، جرم حفظ نمی شود، اگرچه در این حالت نقص جرم ناچیز است. آکادمیک L. B. Okun می نویسد:

برای تأکید بر اینکه جرم یک جسم با تغییر انرژی درونی آن تغییر می کند، به دو مثال متداول توجه کنید:
1) هنگامی که آهن 200 درجه حرارت داده می شود، جرم آن افزایش می یابد Δ m / m ≈ 10 − 12 (\displaystyle \Delta m/m\حدود 10^(-12)); 2) زمانی که مقدار معینی از یخ به طور کامل به آب تبدیل شود Δ m / m ≈ 3.7 ⋅ 10 − 12 (\displaystyle \Delta m/m\حدود 3.7\cdot 10^(-12)).

(M2) جرم یک کمیت افزایشی نیست: جرم یک سیستم با مجموع جرم اجزای آن برابر نیست. نمونه هایی از عدم افزایش:

یک الکترون و یک پوزیترون که هر کدام دارای جرم هستند، می توانند به فوتون هایی تبدیل شوند که به طور جداگانه جرم ندارند، بلکه آن را فقط به عنوان یک سیستم دارند.
جرم یک دوترون که از یک پروتون و یک نوترون تشکیل شده است، با مجموع جرم اجزای آن برابر نیست، زیرا انرژی برهمکنش ذرات باید در نظر گرفته شود.
در واکنش های گرما هسته ای که در داخل خورشید رخ می دهد، جرم هیدروژن با جرم هلیوم تولید شده از آن برابر نیست.
یک مثال برجسته: جرم یک پروتون (≈938 مگا الکترون ولت) چندین ده برابر بیشتر از جرم کوارک های تشکیل دهنده آن (حدود 11 مگا ولت) است.

بنابراین، در طی فرآیندهای فیزیکی که با فروپاشی یا سنتز ساختارهای فیزیکی همراه است، مجموع جرم های اجزاء (اجزای) سیستم حفظ نمی شود، اما جرم کل این سیستم (منزوی) حفظ می شود:

جرم سیستم فوتون های حاصل از نابودی برابر با جرم سیستم متشکل از الکترون و پوزیترون نابود کننده است.
جرم یک سیستم متشکل از دوترون (با در نظر گرفتن انرژی اتصال) برابر است با جرم سیستمی که از یک پروتون و یک نوترون به طور جداگانه تشکیل شده است.
جرم یک سیستم متشکل از هلیوم حاصل از واکنش های گرما هسته ای با در نظر گرفتن انرژی آزاد شده برابر با جرم هیدروژن است.

این بدان معنی است که در فیزیک مدرن قانون بقای جرم ارتباط نزدیکی با قانون بقای انرژی دارد و با همان محدودیت محقق می شود - تبادل انرژی بین سیستم و محیط خارجی باید در نظر گرفته شود.

فیزیک ماقبل نسبیتی دو قانون اساسی بقا را می دانست که عبارتند از: قانون بقای انرژی و قانون بقای جرم. هر دوی این قوانین اساسی کاملاً مستقل از یکدیگر در نظر گرفته شدند. نظریه نسبیت آنها را در یکی ادغام کرد.

با جزئیات بیشتر

برای توضیح بیشتر اینکه چرا جرم در فیزیک مدرن غیرافزودنی است (جرم سیستم - به طور کلی - با مجموع جرم اجزا برابر نیست) ابتدا باید توجه داشت که تحت این اصطلاح وزندر فیزیک مدرن کمیت لایتغیر لورنتس درک می شود:

m = E 2 / c 4 − p 2 / c 2 , (\displaystyle m=(\sqrt (E^(2)/c^(4)-p^(2)/c^(2)))،)

جایی که E (\displaystyle E)- انرژی، p → (\displaystyle (\vec (p)))- تکانه، c (\displaystyle c)- سرعت نور. و بلافاصله توجه می کنیم که این عبارت به همان اندازه برای یک ذره بدون ساختار نقطه ای ("بنیایی") و برای هر سیستم فیزیکی قابل استفاده است، و در مورد دوم، انرژی و تکانه سیستم به سادگی با جمع کردن انرژی ها و لحظه محاسبه می شود. از اجزای سیستم (انرژی و تکانه افزودنی هستند).

همچنین می توانید به طور گذراً توجه داشته باشید که بردار تکانه-انرژی سیستم یک 4 بردار است ، یعنی اجزای آن با انتقال به سیستم مرجع دیگری مطابق با تبدیل های لورنتس تبدیل می شوند ، زیرا اصطلاحات آن به این ترتیب تبدیل می شوند - 4 -بردارهای انرژی - تکانه ذرات تشکیل دهنده سیستم. و از آنجایی که جرم تعریف شده در بالا طول این بردار در متریک لورنتس است، ثابت می شود که ثابت است (Lorentz-invariant)، یعنی به سیستم مرجعی که در آن اندازه گیری یا محاسبه می شود بستگی ندارد.

علاوه بر این، ما توجه می کنیم که c (\displaystyle c)- یک ثابت جهانی، یعنی فقط عددی که هرگز تغییر نمی کند، بنابراین، در اصل، می توانید چنین سیستمی از واحدهای اندازه گیری را انتخاب کنید تا c = 1 (\displaystyle c=1)و سپس فرمول ذکر شده درهم ریختگی کمتری خواهد داشت:

m = E 2 − p 2 , (\displaystyle m=(\sqrt (E^(2)-p^(2)))

و همچنین سایر فرمول های مرتبط با آن (و در زیر، برای اختصار، از چنین سیستم واحدهایی استفاده خواهیم کرد).

با در نظر گرفتن به ظاهر متناقض ترین مورد نقض افزایش جرم - حالتی که سیستمی متشکل از چندین (برای سادگی، خود را به دو نفر محدود می کنیم) ذرات بدون جرم (مثلاً فوتون ها) می تواند جرمی غیر صفر داشته باشد. به راحتی می توان مکانیسمی را که باعث عدم افزایش جرم می شود، مشاهده کرد.

بگذارید دو فوتون 1 و 2 با گشتاور مخالف وجود داشته باشد: p → 1 = − p → 2 (\displaystyle (\vec (p))_(1)=-(\vec (p))_(2)). جرم هر فوتون صفر است، بنابراین می توانیم بنویسیم:

0 = E 1 2 − p 1 2 , (\displaystyle 0=(\sqrt (E_(1)^(2)-p_(1)^(2))) 0 = E 2 2 − p 2 2 , (\displaystyle 0=(\sqrt (E_(2)^(2)-p_(2)^(2)))

یعنی انرژی هر فوتون برابر با مدول تکانه آن است. گذراً توجه کنیم که جرم به دلیل تفریق مقادیر غیر صفر از یکدیگر در زیر علامت ریشه برابر با صفر است.

اکنون سیستم این دو فوتون را به عنوان یک کل در نظر می گیریم و تکانه و انرژی آن را محاسبه می کنیم. همانطور که می بینیم، تکانه این سیستم صفر است (پالس های فوتون، با جمع شدن، نابود شدند، زیرا این فوتون ها در جهت مخالف پرواز می کنند):

p → = p → 1 + p → 2 = 0 → . (\displaystyle (\vec (p))=(\vec (p))_(1)+(\vec (p))_(2)=(\vec (0)).).

انرژی سیستم فیزیکی ما به سادگی مجموع انرژی فوتون های اول و دوم خواهد بود:

E = E 1 + E 2. (\displaystyle E=E_(1)+E_(2).)

خب، از این رو جرم سیستم:

m = E 2 − p 2 = E 2 − 0 = E ≠ 0 , (\displaystyle m=(\sqrt (E^(2)-p^(2)))=(\sqrt (E^(2)- 0))=E\neq 0،)

(تکانه ها از بین رفتند، اما انرژی ها اضافه شدند - آنها نمی توانند از علائم مختلف باشند).

در حالت کلی، همه چیز مشابه این اتفاق می افتد، واضح ترین و ساده ترین مثال. به طور کلی، ذرات تشکیل دهنده یک سیستم لزوماً نباید جرم صفر داشته باشند، کافی است که جرم ها کوچک یا حداقل قابل مقایسه با انرژی ها یا لحظه ای باشند و تأثیر آن بزرگ یا محسوس خواهد بود. همچنین واضح است که تقریباً هرگز یک افزایش دقیق جرم وجود ندارد، به استثنای موارد بسیار خاص.

جرم و اینرسی

به نظر می رسد عدم افزایش جرم باعث ایجاد مشکلاتی می شود. با این حال، آنها نه تنها با این واقعیت که جرم تعریف شده به این صورت (و نه در غیر این صورت، به عنوان مثال، به عنوان تقسیم انرژی بر مجذور سرعت نور) رستگار می شوند، معلوم می شود که تغییر ناپذیر لورنتس است، یک کمیت راحت و به طور رسمی زیبا. ، بلکه دارای معنای فیزیکی است که دقیقاً با درک کلاسیک معمول از جرم به عنوان معیار اینرسی مطابقت دارد.

یعنی برای سیستم مرجع سکون یک سیستم فیزیکی (یعنی سیستم مرجعی که در آن تکانه سیستم فیزیکی صفر است) یا سیستم های مرجع که در آن سیستم سکون به کندی حرکت می کند (در مقایسه با سرعت نور)، تعریف فوق الذکر از جرم

m = E 2 / c 4 − p 2 / c 2 (\displaystyle m=(\sqrt (E^(2)/c^(4)-p^(2)/c^(2))))

به طور کامل با جرم نیوتنی کلاسیک (شامل قانون دوم نیوتن) مطابقت دارد.

این را می توان به طور خاص با در نظر گرفتن سیستمی نشان داد که در خارج (برای فعل و انفعالات خارجی) یک جسم جامد معمولی است، اما در داخل حاوی ذرات سریع متحرک است. به عنوان مثال، با در نظر گرفتن جعبه آینه ای با دیوارهای کاملاً بازتابنده که در داخل آن فوتون ها (امواج الکترومغناطیسی) وجود دارد.

برای سادگی و وضوح بیشتر جلوه، اجازه دهید خود جعبه (تقریبا) بی وزن باشد. سپس، اگر مانند مثال مورد بحث در پاراگراف بالا، کل تکانه فوتون های داخل جعبه صفر باشد، آنگاه جعبه به طور کلی بی حرکت خواهد بود. علاوه بر این، تحت تأثیر نیروهای خارجی (مثلاً اگر آن را فشار دهیم)، باید مانند جسمی رفتار کند که جرم آن برابر با کل انرژی فوتون های داخل است، تقسیم بر c 2 (\displaystyle c^(2)).

بیایید از نظر کیفی به این موضوع نگاه کنیم. اجازه دهید جعبه را فشار دهیم، و به همین دلیل سرعت کمی به سمت راست پیدا کرده است. برای سادگی، اکنون فقط در مورد امواج الکترومغناطیسی صحبت خواهیم کرد که به شدت به سمت راست و چپ حرکت می کنند. یک موج الکترومغناطیسی منعکس شده از دیوار سمت چپ فرکانس (به دلیل اثر داپلر) و انرژی آن را افزایش می دهد. موجی که از دیوار سمت راست منعکس می شود، برعکس، فرکانس و انرژی آن را در حین بازتاب کاهش می دهد، اما انرژی کل افزایش می یابد، زیرا جبران کاملی وجود نخواهد داشت. در نتیجه، بدن انرژی جنبشی برابر با m v 2 / 2 (\displaystyle mv^(2)/2)(اگر v<< c {\displaystyle v<) به این معنی است که جعبه مانند یک جرم کلاسیک رفتار می کند m (\displaystyle m). همین نتیجه را می توان (و حتی ساده تر) برای بازتاب (جهش) از دیواره های ذرات گسسته نسبیتی سریع (برای ذرات غیر نسبیتی نیز) به دست آورد، اما در این حالت جرم به سادگی معلوم می شود

جرم مواد وارد شده به یک واکنش شیمیایی برابر با جرم مواد تشکیل شده در نتیجه واکنش است.

قانون بقای جرم یک مورد خاص از قانون کلی طبیعت است - قانون بقای ماده و انرژی. بر اساس این قانون، واکنش های شیمیایی را می توان با استفاده از معادلات شیمیایی، با استفاده از فرمول های شیمیایی مواد و ضرایب استوکیومتری نشان داد که مقادیر نسبی (تعداد مول) مواد درگیر در واکنش را منعکس می کند.

برای مثال، واکنش احتراق متان به صورت زیر نوشته شده است:

قانون بقای جرم مواد

(M.V. Lomonosov، 1748؛ A. Lavoisier، 1789)

جرم همه مواد درگیر در یک واکنش شیمیایی برابر با جرم همه محصولات واکنش است.

نظریه اتمی - مولکولی این قانون را اینگونه توضیح می دهد: در نتیجه واکنش های شیمیایی، اتم ها ناپدید نمی شوند یا ظاهر نمی شوند، بلکه بازآرایی آنها اتفاق می افتد (یعنی تبدیل شیمیایی فرآیند شکستن برخی پیوندها بین اتم ها و تشکیل برخی دیگر است. که در نتیجه از مولکولهای اصلی مواد، مولکولهای محصولات واکنش به دست می آید). از آنجایی که تعداد اتم ها قبل و بعد از واکنش بدون تغییر باقی می ماند، جرم کل آنها نیز نباید تغییر کند. جرم به عنوان کمیتی که مقدار ماده را مشخص می کند درک می شد.

در آغاز قرن بیستم، فرمول قانون بقای جرم در ارتباط با ظهور نظریه نسبیت تجدید نظر شد (A. Einstein, 1905) که بر اساس آن جرم یک جسم به سرعت و سرعت آن بستگی دارد. بنابراین، نه تنها مقدار ماده، بلکه حرکت آن را نیز مشخص می کند. انرژی E دریافت شده توسط جسم به افزایش جرم m آن با رابطه E = m c 2 مربوط می شود که در آن c سرعت نور است. این نسبت در واکنش های شیمیایی استفاده نمی شود، زیرا 1 کیلوژول انرژی مربوط به تغییر جرم ~10-11 گرم است و m عملاً قابل اندازه گیری نیست. در واکنش های هسته ای که E ~ 10 6 برابر بیشتر از واکنش های شیمیایی است، m باید در نظر گرفته شود.

بر اساس قانون بقای جرم، می توان معادلات واکنش های شیمیایی را ترسیم کرد و با استفاده از آنها محاسبات انجام داد. این اساس تجزیه و تحلیل شیمیایی کمی است.

قانون ثبات ترکیب

مطالب از ویکی پدیا - دانشنامه آزاد

قانون ثبات ترکیب ( جی.ال. پروست, 1801 -1808.) - هر ترکیب خاص شیمیایی خالص، صرف نظر از روش تهیه آن، از همان تشکیل شده است عناصر شیمیایی، و نسبت جرم آنها ثابت است و اعداد نسبیآنها اتم هابه صورت اعداد صحیح بیان می شوند. این یکی از قوانین اساسی است علم شیمی.

قانون ثبات ترکیب برای آن راضی نیست برتولیدس(ترکیبات ترکیب متغیر). با این حال، برای سادگی، ترکیب بسیاری از برتولیدها به صورت ثابت نوشته شده است. به عنوان مثال، ترکیب اکسید آهن (II).به عنوان FeO نوشته شده است (به جای فرمول دقیق تر Fe 1-x O).

قانون ترکیب ثابت

طبق قانون ثبات ترکیب، هر ماده خالص صرف نظر از روش تهیه آن، دارای ترکیب ثابتی است. بنابراین، اکسید کلسیم را می توان از راه های زیر بدست آورد:

صرف نظر از اینکه ماده CaO چگونه به دست می آید، ترکیب ثابتی دارد: یک اتم کلسیم و یک اتم اکسیژن مولکول اکسید کلسیم CaO را تشکیل می دهند.

جرم مولی CaO را تعیین کنید:

کسر جرمی کلسیم را با استفاده از فرمول تعیین می کنیم:

نتیجه گیری: در یک اکسید شیمیایی خالص، کسر جرمی کلسیم همیشه 4/71 درصد و اکسیژن 6/28 درصد است.

قانون چندگانه

قانون نسبت های متعدد یکی از استوکیومتریقوانین علم شیمی: اگر دو تا مواد (سادهیا مجتمع) بیش از یک ترکیب را با یکدیگر تشکیل می دهند، سپس جرم یک ماده در هر جرم یک ماده دیگر به صورت یکسان است. تمام اعداد، معمولا کوچک است.

قانون بقای جرم و انرژی

در واکنش های هسته ای، تغییرات انرژی به قدری قابل توجه است که دیگر نمی توان از معادل سازی جرم و انرژی چشم پوشی کرد. اگر به تنهایی تغییر جرم را رصد کنید، به نظر می رسد که قانون حفاظت نقض شده است.

برای مشاهده این موضوع، رابطه بین جرم و انرژی را در واحدهای مقیاس جرم اتمی در نظر بگیرید. سپس وارد معادله شوید e = mc 2شامل بیش از 1 خواهد بود جیجرم، و جرم 1 در مقیاس وزن اتمی، تقریبا برابر با وزن هسته اتم هیدروژن-1، سبک ترین هسته اتمی شناخته شده است. در واقع جرم 1 در مقیاس اتمی 1.67 است · 10 -24 جی.

با وجود قدر عظیم c 2، انرژی معادل چنین جرم ناچیزی تنها 0.0015 است. erg

در مقیاس های عادی روزمره 0.0015 ergدر واقع، مقدار کوچک است، اما در مقیاس اتمی برابر با یک میلیارد الکترون ولت است - این در حال حاضر یک رقم قابل توجه است. بر اساس اندازه گیری های اخیر، جرم 1 در مقیاس اتمی معادل 0.931478 است. گاویا 931.478 Mev.

اگر جرم هسته هیدروژن را برابر 1.00797 قرار دهیم، معادل انرژی 0.938 905 خواهد بود. بیو،و جرم چهار هسته هیدروژنی معادل انرژی 3.75562 است. گاواز طرف دیگر، جرم یک هسته هلیوم، برابر با 4.00280 در مقیاس وزن اتمی، معادل انرژی 3.72803 است. گاوهنگامی که چهار هسته هیدروژن به یک هسته هلیوم تبدیل می شود، از دست دادن جرم 0.02759 است. گاویا 27.59 Mev.مقدار اندازه گیری شده انرژی آزاد شده در طول این واکنش بسیار نزدیک به انرژی تئوری است. تحقیقات نشان داده است که در تمام واکنش های هسته ای از این نوع، انرژی آزاد شده مطابق با جرم از دست رفته مطابق با معادله انیشتین است. در نتیجه، مرسوم شده است که نه در مورد قانون بقای جرم یا فقط انرژی، بلکه در مورد قانون بقای جرم و انرژیبا این حال، ما می توانیم به سادگی در مورد قانون بقای انرژی صحبت کنیم، به این معنی که جرم شکلی از انرژی است. این دقیقا کاری است که در آینده انجام خواهم داد.

اکنون به منبع انرژی خورشیدی بازگردیم. اگر واقعاً از تبدیل هسته های هیدروژن به هلیوم ناشی می شود، انرژی عظیمی که تولید می شود و به فضای اطراف تابش می شود باید با ناپدید شدن معادل جرم متعادل شود.

کل انرژی تابش خورشید همانطور که قبلاً گفتم 5.6 است · 10 27 کالری در دقیقه،که معادل 3.8 می باشد · 10 33 erg/sec.با تقسیم بر c 2، متوجه می شویم که تابش این

انرژی معادل از دست دادن 4.2 · 10 12 جیدر 1 ثانیه، یا 276,000,000 تیدر 1 دقیقه

بر اساس تئوری شهاب سنگ تابش خورشیدی، در هر دقیقه 1.2 · 10 20 جیماده شهاب سنگ این اضافه شدن ثابت به جرم خورشید، طول هر سال را دو ثانیه کاهش می دهد. از دست دادن جرم در طی تبدیل هیدروژن به هلیوم تقریباً یک سی میلیونم افزایش جرم مورد نیاز نظریه شهاب سنگ است. در نتیجه از دست دادن جرم خورشید در اثر واکنش های هسته ای، سال در پانزده میلیون سال تنها یک ثانیه افزایش می یابد. تشخیص تغییر طول سال دشوار است و برای ما اهمیت عملی ندارد.

از کتاب نوترینو - ذره شبح مانند یک اتم توسط ایزاک آسیموف

فصل 4. ارتباط بین جرم و انرژی عدم پایستگی جرم درک جدید از ساختار اتم این اطمینان را در فیزیکدانان تقویت کرد که قوانین بقای نه تنها در دنیای روزمره اطراف ما اعمال می شود، بلکه در دنیای وسیعی که وجود دارد نیز اعمال می شود. ستاره شناسان مطالعه می کنند ولی

برگرفته از کتاب انرژی هسته ای برای مقاصد نظامی نویسنده اسمیت هنری دیولف

بقای جرم و انرژی 1.2. دو اصل وجود دارد که سنگ بنای علم مدرن شده است. اصل اول، ماده نه ایجاد می شود و نه از بین می رود و فقط از شکلی به شکل دیگر می رود، در قرن هجدهم بیان شد و برای هر دانشجوی شیمی آشناست. او

از کتاب درس تاریخ فیزیک نویسنده استپانوویچ کودریاوتسف پاول

هم ارزی جرم و انرژی 1.4. یکی از نتایجی که در مراحل اولیه توسعه نظریه نسبیت به دست آمد این بود که جرم اینرسی جسم متحرک با سرعت آن افزایش می یابد. این به معنای هم ارزی تغییر انرژی بود

از کتاب جنبش. حرارت نویسنده کیتایگورودسکی الکساندر ایزاکوویچ

پیوست 2. واحدهای جرم، بار و انرژی جرم از آنجایی که پروتون و نوترون ذرات اصلی تشکیل دهنده هسته هستند، طبیعی به نظر می رسد که جرم یکی از آنها را به عنوان واحد جرم در نظر بگیریم. انتخاب احتمالاً پروتون، هسته اتم هیدروژن خواهد بود. وجود داشته باشد

برگرفته از کتاب نیکولا تسلا. سخنرانی ها. مقالات. توسط تسلا نیکولا

کشف قانون بقا و تبدیل انرژی. وی آی لنین اشاره کرد که توسعه دانش به صورت مارپیچی اتفاق می افتد. زمانی فرا می رسد که علم به ایده هایی که قبلا بیان شده بودند باز می گردد. اما این بازگشت در یک سطح جدید و بالاتر صورت می گیرد که

برگرفته از کتاب ماشین حرکت دائمی - قبل و اکنون. از مدینه فاضله به علم، از علم به مدینه فاضله نویسنده برودیانسکی ویکتور میخائیلوویچ

قانون بقای جرم اگر شکر را در آب حل کنید، جرم محلول کاملاً برابر با مجموع جرم های شکر و آب خواهد بود.این و آزمایش های مشابه بیشمار نشان می دهد که جرم بدن یک خاصیت تغییرناپذیر است. در هنگام خرد کردن و انحلال، جرم باقی می ماند

برگرفته از کتاب مسئله اتمی توسط ران فیلیپ

قانون بقای تکانه حاصل ضرب جرم بدن و سرعت آن را تکانه بدن می نامند (نام دیگر تکانه است). از آنجایی که سرعت بردار است، تکانه نیز یک کمیت برداری است. البته جهت تکانه با جهت منطبق است

از کتاب 1. علم مدرن طبیعت، قوانین مکانیک نویسنده فاینمن ریچارد فیلیپس

قانون پایستگی انرژی مکانیکی از مثال‌هایی که قبلاً توضیح داده شد دیدیم که چقدر مفید است که کمیتی را بدانیم که در حین حرکت مقدار عددی خود را تغییر نمی‌دهد (حفظ) تا کنون چنین کمیتی را فقط برای یک جسم می‌دانیم. و اگر در میدان گرانش حرکت کند

از کتاب نویسنده

قانون پایستگی حرکت چرخشی اگر دو سنگ را با طناب ببندید و یکی از آنها را به زور پرتاب کنید، سنگ دوم بعد از سنگ اول روی طناب کشیده پرواز می کند. یک سنگ از سنگ دوم سبقت می گیرد، حرکت رو به جلو با چرخش همراه خواهد بود. بیایید میدان را فراموش کنیم

از کتاب نویسنده

مشکل سوم: چگونه می توان قدرت شتاب جرم انسان را افزایش داد - با استفاده از انرژی خورشیدی از بین سه راه حل ممکن برای مشکل اصلی افزایش انرژی انسان، این مهم ترین راه حل است. نه تنها به دلیل معنای خود، بلکه به دلیل زیربنای آن

از کتاب نویسنده 2.1. یافتن علت رایج خرابی ppm "قانون بقای نیرو" دو قرن اخیر شرح داده شده در فصل. 1 دوره از تاریخ ppm (قرن XVII و XVIII) با این واقعیت مشخص می شود که بسیاری، حتی دانشمندان کاملاً جدی، معتقد بودند که می توان یک ماشین حرکت دائمی ایجاد کرد. حتی شکست های مداوم

از کتاب نویسنده

III. قانون رابطه بین جرم و انرژی 1. فرمول انیشتین ما می دانیم که قانون بقای جرم وجود دارد: "هیچ چیز در طبیعت بدون اثری ناپدید نمی شود و از هیچ ایجاد نمی شود، همه چیز دگرگون می شود." از سوی دیگر، مشخص است که قانون بقای انرژی وجود دارد. انرژی

از کتاب نویسنده

فصل 10 قانون بقای تکانه § 1. قانون سوم نیوتن § 2. قانون بقای مومنتوم §3. تکانه همچنان پابرجاست§ 4. تکانه و انرژی § 5. تکانه نسبیتی § 1. قانون سوم نیوتن قانون دوم نیوتن که شتاب هر جسمی را به نیروی وارد بر آن مرتبط می کند.

قانون بقای جرم مبنای محاسبه فرآیندهای فیزیکی در تمام حوزه های فعالیت انسان است. اعتبار آن توسط فیزیکدانان، شیمی دانان یا نمایندگان سایر علوم مورد مناقشه نیست. این قانون، مانند یک حسابدار سختگیر، تضمین می کند که جرم دقیق یک ماده قبل و بعد از تعامل آن با سایر مواد حفظ می شود. افتخار کشف این قانون متعلق به دانشمند روسی M.V. Lomonosov است.

ایده های اولیه در مورد ترکیب مواد

ساختار ماده برای قرن ها برای هر شخصی یک رمز و راز باقی ماند. فرضیه های مختلف ذهن دانشمندان را برانگیخت و حکیمان را به بحث های طولانی و بی معنا واداشت. یکی استدلال کرد که همه چیز از آتش تشکیل شده است، دیگری از دیدگاه کاملاً متفاوتی دفاع کرد. تئوری حکیم یونان باستان دموکریتوس مبنی بر اینکه همه مواد از ذرات ریز و نامرئی ماده تشکیل شده‌اند، از میان انبوه نظریه‌ها جرقه زد و به طور غیرقابلی فراموش شد. دموکریتوس آنها را "اتم" نامید که به معنای "تقسیم ناپذیر" است. متأسفانه، برای مدت 23 قرن، فرض او فراموش شد.

کیمیاگری

اساساً داده های علمی قرون وسطی مبتنی بر پیشداوری ها و حدس های مختلف بود. کیمیاگری پدید آمد و به طور گسترده ای گسترش یافت، که مجموعه ای از دانش عملی متواضع بود، که از نزدیک با خارق العاده ترین تئوری ها مزه دار بود. به عنوان مثال، ذهن های مشهور آن زمان سعی کردند سرب را به طلا تبدیل کنند و سنگ فلسفی ناشناخته ای را بیابند که همه بیماری ها را شفا می داد. در طول فرآیند جستجو، تجربیات علمی به تدریج انباشته شد که شامل بسیاری از واکنش های غیرقابل توضیح عناصر شیمیایی است. به عنوان مثال، مشخص شد که بسیاری از مواد که بعدها ساده نامیده شدند، پوسیدگی ندارند. بنابراین، نظریه باستانی ذرات غیرقابل تقسیم ماده احیا شد. تبدیل این انبار اطلاعات به یک نظریه منسجم و منطقی نیاز به ذهن بزرگی داشت.

نظریه لومونوسوف

شیمی روش تحقیق کمی دقیق خود را مدیون دانشمند روسی M.V. Lomonosov است. او به دلیل توانایی های درخشان و سخت کوشی خود عنوان استاد شیمی را دریافت کرد و به عضویت آکادمی علوم روسیه درآمد. زیر نظر او اولین آزمایشگاه شیمی مدرن کشور تشکیل شد که در آن قانون معروف بقای جرم مواد کشف شد.

در فرآیند مطالعه جریان واکنش های شیمیایی، لومونوسوف مواد شیمیایی شروع کننده و محصولاتی را که پس از واکنش ظاهر می شوند وزن کرد. او در همان زمان قانون بقای جرم ماده را کشف و تدوین کرد. در قرن هفدهم، مفهوم جرم اغلب با اصطلاح "وزن" اشتباه گرفته می شد. بنابراین، توده‌های مواد را اغلب «فلس» می‌نامیدند. لومونوسوف تشخیص داد که ساختار یک ماده مستقیماً به ذراتی که از آن ساخته شده است بستگی دارد. اگر حاوی ذرات از همان نوع باشد، دانشمند چنین ماده ای را ساده می نامد. هنگامی که ترکیب هسته ها ناهمگن باشد، یک ماده پیچیده به دست می آید. این داده های نظری به لومونوسوف اجازه داد تا قانون بقای جرم را فرموله کند.

تعریف قانون

پس از آزمایش های متعدد، M.V. Lomonosov قانونی را وضع کرد که ماهیت آن به شرح زیر بود: وزن مواد وارد شده به واکنش برابر با وزن مواد حاصل از واکنش است.

در علم روسیه، این اصل "قانون بقای جرم مواد لومونوسوف" نامیده می شود.

این قانون در سال 1748 تدوین شد و دقیق ترین آزمایش ها در مورد واکنش آتش زدن فلزات در ظروف مهر و موم شده در سال 1756 انجام شد.

آزمایشات لاووازیه

علم اروپایی قانون بقای جرم را پس از انتشار شرحی از آثار شیمیدان بزرگ فرانسوی Antoine Lavoisier کشف کرد.

این دانشمند به طور جسورانه مفاهیم نظری و روشهای فیزیکی آن زمان را در آزمایشات خود به کار برد که به او اجازه داد تا یک نامگذاری شیمیایی ایجاد کند و یک ثبت از تمام مواد شیمیایی شناخته شده در آن زمان ایجاد کند.

لاووازیه با آزمایشات خود ثابت کرد که در فرآیند هر واکنش شیمیایی قانون بقای جرم مواد وارد شده به یک ترکیب رعایت می شود. علاوه بر این، او بسط قانون بقا را به جرم هر یک از عناصری که به عنوان بخشی از مواد پیچیده در واکنش شرکت داشتند، گسترش داد.

بنابراین، این سوال که چه کسی قانون بقای جرم مواد را کشف کرده است را می توان به دو صورت پاسخ داد. M.V. Lomonosov اولین کسی بود که آزمایش هایی را انجام داد که به وضوح قانون حفاظت را نشان داد و آن را بر اساس نظری قرار داد. A. Lavoisier در سال 1789، مستقل از دانشمند روسی، به طور مستقل قانون بقای جرم را کشف کرد و اصل آن را به تمام عناصر شرکت کننده در یک واکنش شیمیایی گسترش داد.

جرم و انرژی

در سال 1905، A. Einstein بزرگ ارتباط بین جرم یک ماده و انرژی آن را نشان داد. با فرمول بیان شد:

معادله انیشتین قانون بقای جرم و انرژی را تایید می کند. این نظریه بیان می کند که همه انرژی ها دارای جرم هستند و تغییر در این انرژی باعث تغییر در جرم بدن می شود. انرژی پتانسیل هر جسمی بسیار زیاد است و تنها در شرایط خاص می توان آن را آزاد کرد.

قانون بقای جرم برای هر اجرام کوچک و ماکرو کیهان معتبر است. هر واکنش شیمیایی در تبدیل انرژی درونی یک ماده شرکت می کند. بنابراین، هنگام محاسبه جرم مواد شرکت کننده در واکنش های شیمیایی، باید افزایش یا کاهش جرم ناشی از آزاد شدن یا جذب انرژی در یک واکنش معین را در نظر گرفت. در واقع، در جهان کلان این تأثیر آنقدر ناچیز است که می توان چنین تغییراتی را نادیده گرفت.