Isi
- Hukum Konservasi Misa
- Sejarah Hukum Konservasi Massal
- Tinjauan Konservasi Massa
- Apa Lagi yang "Dilestarikan" dalam Ilmu Fisika?
- Hukum Konservasi Massa: Contoh
- Einstein dan Persamaan Massa-Energi
- Massa, Energi, dan Berat di Dunia Nyata
Salah satu prinsip definisi fisika yang hebat adalah bahwa banyak dari sifat-sifatnya yang paling penting secara tak tergoyahkan mematuhi prinsip penting: Dalam kondisi yang mudah ditentukan, mereka adalah dilestarikan, yang berarti bahwa jumlah total jumlah ini yang terkandung dalam sistem yang Anda pilih tidak pernah berubah.
Empat kuantitas umum dalam fisika ditandai dengan memiliki hukum konservasi yang berlaku untuk mereka. Ini adalah energi, momentum, momentum sudut dan massa. Tiga yang pertama dari ini adalah jumlah yang sering spesifik untuk masalah mekanika, tetapi massa bersifat universal, dan penemuan - atau demonstrasi, seolah-olah - bahwa massa dilestarikan, sementara mengukuhkan beberapa kecurigaan yang telah lama dipegang di dunia sains, sangat penting untuk membuktikan .
Hukum Konservasi Misa
Itu hukum kekekalan massa menyatakan bahwa, dalam a sistem tertutup (termasuk seluruh alam semesta), massa tidak dapat diciptakan atau dihancurkan oleh perubahan kimia atau fisik. Dengan kata lain, massa total selalu dilestarikan. Pepatah nakal "Apa yang masuk, harus keluar!" tampaknya merupakan kebenaran ilmiah yang ilmiah, karena tidak ada yang pernah terbukti menghilang begitu saja tanpa jejak fisik.
Semua komponen dari semua molekul di setiap sel kulit yang pernah Anda tumpahkan, dengan oksigen, hidrogen, nitrogen, sulfur dan atom karbon, masih ada. Sama seperti yang ditunjukkan oleh fiksi ilmiah misteri File x menyatakan tentang kebenaran, semua massa yang pernah ada "ada di luar sana suatu tempat.'
Ini bisa disebut sebagai "hukum kekekalan materi" karena, tanpa gravitasi, tidak ada yang istimewa di dunia tentang benda-benda "besar"; lebih lanjut tentang perbedaan penting ini, karena relevansinya sulit untuk dilebih-lebihkan.
Sejarah Hukum Konservasi Massal
Penemuan hukum konservasi massa dibuat pada 1789 oleh ilmuwan Prancis Antoine Lavoisier; yang lain telah mengemukakan gagasan itu sebelumnya, tetapi Lavoisier yang pertama kali membuktikannya.
Pada saat itu, banyak kepercayaan yang berlaku dalam kimia tentang teori atom masih berasal dari orang-orang Yunani kuno, dan berkat ide-ide yang lebih baru, diperkirakan ada sesuatu dalam api ("phlogiston") sebenarnya adalah zat. Ini, para ilmuwan beralasan, menjelaskan mengapa tumpukan abu lebih ringan dari apa pun yang dibakar untuk menghasilkan abu.
Lavoisier dipanaskan oksida merkuri dan mencatat bahwa jumlah penurunan berat bahan kimia sama dengan berat gas oksigen yang dilepaskan dalam reaksi kimia.
Sebelum ahli kimia dapat menjelaskan massa hal-hal yang sulit dilacak, seperti uap air dan gas-gas jejak, mereka tidak dapat menguji secara memadai prinsip-prinsip konservasi materi apa pun, bahkan jika mereka mencurigai undang-undang tersebut memang sedang beroperasi.
Bagaimanapun, ini membuat Lavoisier menyatakan bahwa materi harus dilestarikan dalam reaksi kimia, yang berarti jumlah total materi di setiap sisi persamaan kimia adalah sama. Ini berarti jumlah total atom (tetapi tidak harus jumlah total molekul) dalam reaktan harus sama dengan jumlah dalam produk, terlepas dari sifat perubahan kimianya.
Tinjauan Konservasi Massa
Salah satu kesulitan yang orang dapat miliki dengan hukum kekekalan massa adalah bahwa keterbatasan indra Anda membuat beberapa aspek hukum menjadi kurang intuitif.
Misalnya, ketika Anda makan satu pon makanan dan minum satu pon cairan, Anda mungkin menimbang enam atau lebih jam yang sama kemudian bahkan jika Anda tidak pergi ke kamar mandi. Ini sebagian karena senyawa karbon dalam makanan dikonversi menjadi karbon dioksida (CO2) dan hembuskan secara bertahap dalam uap (biasanya tidak terlihat) dalam napas Anda.
Pada intinya, sebagai konsep kimia, hukum kekekalan massa merupakan bagian integral dari pemahaman ilmu fisika, termasuk fisika. Sebagai contoh, dalam masalah momentum tentang tabrakan, kita dapat mengasumsikan massa total dalam sistem tidak berubah dari apa yang sebelum tabrakan menjadi sesuatu yang berbeda setelah tabrakan karena massa - seperti momentum dan energi - dilestarikan.
Apa Lagi yang "Dilestarikan" dalam Ilmu Fisika?
Itu hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi total dari sistem yang terisolasi tidak pernah berubah, dan itu dapat diekspresikan dalam sejumlah cara. Salah satunya adalah KE (energi kinetik) + PE (energi potensial) + energi internal (IE) = konstan. Hukum ini mengikuti dari hukum termodinamika pertama dan memastikan bahwa energi, seperti massa, tidak dapat diciptakan atau dihancurkan.
Momentum (mv) dan momentum sudut (L. = may) juga dilestarikan dalam fisika, dan hukum yang relevan sangat menentukan banyak perilaku partikel dalam mekanika analitik klasik.
Hukum Konservasi Massa: Contoh
Pemanasan kalsium karbonat, atau CaCO3, Menghasilkan senyawa kalsium sambil membebaskan gas misterius. Katakanlah Anda memiliki CaCO 1 kg (1.000 g)3, dan Anda menemukan bahwa ketika dipanaskan, 560 gram senyawa kalsium tetap ada.
Apa kemungkinan komposisi zat kimia kalsium yang tersisa, dan apa senyawa yang dibebaskan sebagai gas?
Pertama, karena ini pada dasarnya adalah masalah kimia, Anda harus merujuk ke tabel elemen secara berkala (lihat Sumberdaya untuk contoh).
Anda diberitahu bahwa Anda memiliki 1.000 g CaCO awal3. Dari massa molekul atom penyusun dalam tabel, Anda melihat bahwa Ca = 40 g / mol, C = 12 g / mol, dan O = 16 g / mol, membuat massa molekul kalsium karbonat secara keseluruhan 100 g / mol (ingat ada tiga atom oksigen dalam CaCO3). Namun, Anda memiliki 1.000 g CaCO3, yang merupakan 10 mol zat.
Dalam contoh ini, produk kalsium memiliki 10 mol atom Ca; karena setiap atom Ca adalah 40 g / mol, Anda memiliki total 400 g Ca yang dapat Anda anggap aman setelah CaCO3 dipanaskan. Untuk contoh ini, sisa 160 g (560 - 400) senyawa pasca-pemanasan mewakili 10 mol atom oksigen. Ini harus meninggalkan 440 g massa sebagai gas terbebaskan.
Persamaan yang seimbang harus memiliki bentuk
10 CaCO3 → 10 CaO +?
dan "?" gas harus mengandung karbon dan oksigen dalam beberapa kombinasi; harus memiliki 20 mol atom oksigen - Anda sudah memiliki 10 mol atom oksigen di sebelah kiri tanda + - dan karenanya 10 mol atom karbon. "?" adalah CO2. (Di dunia sains saat ini, Anda telah mendengar tentang karbon dioksida, menjadikan masalah ini sebagai latihan yang sepele. Tetapi pikirkan saat ketika para ilmuwan bahkan tidak tahu apa yang ada di "udara".)
Einstein dan Persamaan Massa-Energi
Siswa fisika mungkin bingung dengan yang terkenal konservasi persamaan energi massa E = mc2 didalilkan oleh Albert Einstein pada awal 1900-an, bertanya-tanya apakah itu melanggar hukum konservasi massa (atau energi), karena tampaknya menyiratkan massa dapat dikonversi menjadi energi dan sebaliknya.
Tidak ada hukum yang dilanggar; sebaliknya, hukum menegaskan bahwa massa dan energi sebenarnya adalah bentuk berbeda dari hal yang sama.
Ini seperti mengukur mereka di unit yang berbeda mengingat situasinya.
Massa, Energi, dan Berat di Dunia Nyata
Anda mungkin tidak bisa tidak menyamakan massa dengan berat karena alasan yang dijelaskan di atas - massa hanya berat ketika gravitasi berada dalam campuran, tetapi ketika dalam pengalaman Anda adalah gravitasi tidak hadir (ketika Anda berada di Bumi dan tidak di ruang gravitasi nol)?
Maka, sulit untuk memahami materi sebagai barang yang adil, seperti energi dalam dirinya sendiri, yang mematuhi hukum dan prinsip dasar tertentu.
Juga, seperti halnya energi dapat mengubah bentuk antara tipe kinetik, potensial, listrik, termal dan lainnya, materi melakukan hal yang sama, meskipun berbagai bentuk materi disebut menyatakan: padat, gas, cair dan plasma.
Jika Anda dapat memfilter bagaimana indra Anda merasakan perbedaan dalam jumlah ini, Anda mungkin dapat menghargai bahwa ada beberapa perbedaan aktual dalam fisika.
Mampu menyatukan konsep-konsep utama dalam "sains keras" mungkin tampak sulit pada awalnya, tetapi pada akhirnya selalu menyenangkan dan bermanfaat.