Αρχή Διατήρησης Μάζας

Νόμος Διατηρήσεως Μάζας

Conservation of Mass

Αφθαρσία
Antoine Lavoisier

Μηδέν
Αφθαρσία Ύλης
Μηδενική Κοσμογένεση
Λουκρήτιος

Αφθαρσία Ύλης
Αρχή Διατήρησης Μάζας

Κύκλος Ύδατος
Ύδωρ

---

Εξάτμιση
Κατακρήμνιση
Συμπύκνωση

Νόμος Διατήρησης

Ενέργεια

- Ένας Νόμος της Φυσικής.

- Ειδικότερα, ανήκει στους Νόμους Διατήρησης.

- Χρονολογία ανακάλυψης.

Ετυμολογία

Πρότυπο:Physical Laws Η ονομασία "διατήρηση" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη "τήρηση".

Εισαγωγή

Η αρχή διατήρησης τής μάζας προτάσσει ότι η συνολική μάζα ενός συστήματος σωμάτων διατηρείται σταθερή ανεξαρτήτως των εσωτερικών αλληλεπιδράσεων. Περίπου ισοδύναμη πρόταση είναι ότι η ύλη μπορεί να αλλάζει μορφές, αλλά η ποσότητά της παραμένει σταθερή.

Η αρχή είναι σημαντικότατη, πολύ ισχυρή και εύχρηστη στις χημικές αλληλεπιδράσεις. Βεβαιώνει ότι η μάζα των αντιδρώντων ισούται με την μάζα των προϊόντων. Στις πυρηνικές αντιδράσεις όμως, τα πράγματα είναι πολύ περιπλοκότερα

Η ιδέα απέκτησε με καθαρότητα και σαφήνεια την σύγχρονή της μορφή από τον Αντουάν Λαβουαζιέ, πατέρα της σύγχρονης Χημείας. Ως ιδέα όμως υπάρχει σαφώς από παλαιότερα, ακόμα και από την Αρχαιότητα.

Κλασσική μηχανική

Για την Γαλιλαϊκή Σχετικότητα και τους νόμους του Νεύτωνα, η αρχή διατήρησης τής μάζας ουσιαστικά είναι αναγκαία.

Φανταστείτε ένα αντικείμενο ορισμένης μάζας (m) κινούμενο με κάποια ταχύτητα (v). Αν τώρα υποθέσουμε ότι αυθορμήτως η μάζα του πέφτει στο μισό, χωρίς να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του, τότε ο μόνος τρόπος να διατηρηθεί ορμή του ώστε να μην καταρρεύσει η Νευτώνεια Μηχανική είναι να διπλασιαστεί η ταχύτητά του. Ας δούμε όμως το συμβάν από την άποψη ενός άλλου παρατηρητή.

Για παράδειγμα, αυτός που είναι αρχικά ακίνητος ως προς το σώμα βλέπει μηδενική ορμή και ξαφνικά αποκτά κίνηση και ορμή. Αυτό είναι σαφώς αντίθετο με την Γαλιλαϊκή σχετικότητα.

Είναι σαφές λοιπόν ότι για την κλασσική μηχανική η αρχή διατήρησης της μάζας είναι αναγκαία. Σημειώστε όμως ότι δεχόμαστε κάποια πράγματα ως "αυτονόητα" όπως:

1. Η μάζα είναι αναλλοίωτο μέγεθος (ανεξάρτητο από τον παρατηρητή).
2. Η μάζα ενός αντικειμένου ισούται με το άθροισμα των μαζών των συστατικών του.

Τα παραπάνω ουσιαστικά καθιστούν την μάζα ως μέτρο τής ποσότητας τής ύλης.

Ας σημειωθεί ότι αναλλοίωτο δεν ταυτίζεται με διατηρούμενο μέγεθος!

Σχετικιστική Φυσική

Δεν είναι απολύτως σωστό ότι η μάζα δεν διατηρείται στην σχετικιστική μηχανική. Υπάρχει ένα μέγεθος για το οποίο οι προηγούμενοι συλλογισμοί συνεχίζουν να ισχύουν κανονικά και στην σχετικότητα του Einstein (καθώς ούτε σε αυτήν επιτρέπεται σε ένα αντικείμενο να μεταβάλει "αυθορμήτως" την κινητική του κατάσταση). Α

λλά εδώ αυτό το μέγεθος το ονομάζουμε συνήθως ενέργεια (αν και μερικοί το λένε και μάζα ή «σχετικιστική μάζα»). Υπάρχει όμως μια σημαντική διαφορά. Για την ενέργεια δεν ισχύει η πρώτη "αυτονόητη" παρατήρηση που θέσαμε στην προηγούμενη ενότητα.

Εξαρτάται σαφώς από την κίνηση. Συγκεκριμένα ισχύει E=γmc² , όπου το γ εξαρτάται από την ταχύτητα v. Σε πρώτη προσέγγιση, για μικρές ταχύτητες ισχύει E = mc² + (1/2) mv² , γεγονός που οδηγεί στο "ευτυχές" συμπέρασμα ότι στις διαφορές της ουσιαστικά βλέπουμε την ενέργεια της κλασσικής μηχανικής. Σημειώστε ότι E=mc² για v=0. Το m των προηγουμένων εξισώσεων είναι αυτό που συνήθως στην σχετικότητα λέμε μάζα (ή «μάζα ηρεμίας»).

Αυτή η μάζα είναι αναλλοίωτο μέγεθος (χαρακτηριστικό του αντικειμένου και ανεξάρτητο του παρατηρητή) και σημειώστε ότι είναι επίσης διατηρήσιμο. Δεν μπορεί δηλαδή να αλλάξει με εσωτερικές διεργασίες, παρά μόνο με εξωτερικές επιδράσεις. Σημειώστε όμως ότι για αυτό το μέγεθος δεν ισχύει η δεύτερη "αυτονόητη" παρατήρηση.

Οι διαφορές οφείλονται:

1. Στις κινητικές ενέργειες των συστατικών.
2. Στις ενέργειες των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των συστατικών.

Οι ενέργειες αυτές έχουν αντιστοιχία σε μάζα σύμφωνα με την γνωστη εξίσωση E = mc² (c = η Ταχύτητα Φωτός).

Αν για παράδειγμα θερμάνουμε μια ποσότητα ύδατος προσφέροντας ενέργεια Ε, η θερμοκρασία του ύδατος θα ανέβει, αλλά και η μάζα του θα αυξηθεί κατά μια ποσότητα E / c² (εξαιτίας της χαλάρωσης των δεσμών υδρογόνου και της μεγαλύτερης κινητικότητας, χαρακτηριστικά της μεγαλύτερης θερμοκρασίας). Σημειώστε όμως ότι η θέρμανση είναι εξωτερική επίδραση έστω και αν δεν προσφέρουμε "ύλη" με την συμβατική έννοια. Τώρα αν κάνετε τον υπολογισμό θα δείτε ότι αυτή η διαφορά είναι πραγματικά αμελητέα.

Μπορούμε δηλαδή για τις ενέργειες, τις ταχύτητες και τις δυνάμεις της καθημερινής ζωής (και της Χημείας) ουσιαστικά να αγνοούμε αυτό το φαινόμενο χωρίς κόστος. Οι "αυτονόητες" ιδέες που είχαμε αναφέρει απλά λειτουργούν κανονικά στην ακρίβεια που θέλουμε και έχουμε.

Πυρηνική Φυσική

Εκεί που αυτές οι διαφορές πρέπει να ληφθούν υπόψη, είναι η Πυρηνική Φυσική. Οι αλληλεπιδράσεις των νουκλεονίων στον πυρήνα είναι τόσο ισχυρές, ώστε παρατηρείται σημαντικό Έλλειμμα Μάζας.

Δηλαδή αν προσθέσουμε τις μάζες των συστατικών (νουκλεονίων) του πυρήνα έχουμε μια ποσότητα αισθητά μεγαλύτερη της μάζας του πυρήνα. Η εξήγηση παρέχεται από την Ισοδυναμία Μάζας - Ενέργειας, καθώς κατά τις πυρηνικές διαδικασίες (σχάση, σύντηξη κλπ) έχουμε πχ παραγωγή φωτονίων με εξαΰλωση της παραγόμενης αντιύλης που αντιδρά με την ύλη.

Μαύρες τρύπες

Μέσα σε μια Μελανή Οπή η έννοια της μάζας, όπως τη γνωρίζουμε, δεν ορίζεται πλέον. Έτσι μέσα στο ίδιο το Σύμπαν δεν είναι βέβαιο ότι μπορούμε να μιλάμε παντού για διατήρηση της μάζας.

Εσωτερική Αρθρογραφία

• Επιστημονικός Νόμος
• Φυσικός Νόμος
• Νόμοι Διατήρησης
• Νόμοι Νεύτωνα
• Νόμοι Διατήρησης
• Θεώρημα Noether
• Ενέργεια
• Κινητική Ενέργεια
• Δυναμική Ενέργεια

Ιστογραφία

• Ομώνυμο άρθρο στην Βικιπαίδεια
• Ομώνυμο άρθρο στην Livepedia
• [ ]
• [ ]

Κίνδυνοι Χρήσης

Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες σε αυτήν την εγκυκλοπαίδεια ωστόσο, παρακαλούμε να λάβετε σοβαρά υπ' όψη ότι η "Sciencepedia" δεν μπορεί να εγγυηθεί, από καμιά άποψη, την εγκυρότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνει. "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα να έχουν αλλοιωθεί, βανδαλισθεί ή μεταβληθεί από κάποιο άτομο, η άποψη του οποίου δεν συνάδει με το "επίπεδο γνώσης" του ιδιαίτερου γνωστικού τομέα που σας ενδιαφέρει." Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι όλα τα άρθρα μπορεί να είναι ακριβή, γενικώς, και για μακρά χρονική περίοδο, αλλά να υποστούν κάποιο βανδαλισμό ή ακατάλληλη επεξεργασία, ελάχιστο χρονικό διάστημα, πριν τα δείτε. Επίσης, Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)" (όχι μόνον, της Sciencepedia αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)), αν και άκρως απαραίτητοι, είναι αδύνατον να ελεγχθούν (λόγω της ρευστής φύσης του Web), και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο. Ο αναγνώστης πρέπει να είναι εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν

---

>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)

---