De wet van behoud van massa is een fundamenteel principe in de scheikunde, natuurkunde en andere natuurwetenschappen. Antoine Lavoisier ontdekte in 1756 dat wanneer elementen combineren of reageren, de totale massa hetzelfde blijft.
In deze blogpost zullen we de verschillende definities en toepassingen van het behoud van massa zien.
Wat is de definitie van behoud van massa?
Behoud van massa is een fundamenteel principe in de natuurkunde dat stelt dat de massa van een gesloten systeem in de loop van de tijd constant moet blijven.
De wet van behoud van massa
Om de wet van behoud van massa te begrijpen, moet je de principes van scheikunde en natuurkunde bestuderen.
"Het stelt dat massa niet kan worden gecreëerd of vernietigd, maar alleen kan worden getransformeerd van de ene vorm naar de andere."
De wet is hetzelfde sinds de oorsprong: Massa neemt niet toe of af tijdens chemische reacties, het blijft constant.
Met de ontdekking van massabehoud door Antoine Lavoisier werd de formulering van massabehoud uiteengezet.
Ontdekking van massabehoud door Antoine Lavoisier
Antoine Lavoisier, bekend om zijn bijdragen aan de moderne chemie, was een pionier in het concept van massabehoud.
Door zijn experimenten aan het einde van de 1700e eeuw onthulde hij dat de massa van de reactanten voor en na een chemische verandering constant bleef.
Dit principe werd de 'wet van behoud van massa' genoemd. Zijn bevindingen brachten een revolutie teweeg in de chemie en maakten de weg vrij voor stoichiometrie en atoomtheorie.
Lavoisier ontdekte dat brandbare materialen zwaarder worden door deeltjes uit de lucht te halen, niet door 'flogiston' te verliezen, zoals eerder werd gedacht.
Formulering van massabehoud
Het behoud van de massa is fundamenteel. Het kan wetenschappelijk worden verklaard door Formulation of Mass Conservation.
Hier zijn de belangrijkste onderdelen en hun uitleg/symbolen:
| Formule | Omschrijving | Symbool |
| Wet van behoud van massa | Massa in een geïsoleerd systeem blijft constant. | m1 + m2 = m3 Waarbij m staat voor de massa van elk lichaam |
| Massa-energie-equivalentie | Energie kan alleen worden omgezet, niet gecreëerd/vernietigd. | E=m² Waar,E = Energie van het objectm = Massa van het objectc = Lichtsnelheid, dwz 3 x 108 Mevrouw |
Behoud van massa in chemische reacties
Om het behoud van massa in chemische reacties te begrijpen, laat me je door de totale massa van de reactanten en producten leiden, evenals massabehoud in een geïsoleerd systeem.
Als u deze twee onderafdelingen kent en toepast, krijgt u een beter beeld en begrip van hoe de wet van behoud van massa werkt in de chemie.
Totale massa van de reactanten en producten
Chemische reacties volgen de wet van behoud van massa, wat betekent dat de totale massa van reactanten en producten nooit verandert.
Massa van alle reactanten (MR) = Massa van alle producten (MP)
Voorbeeld,
NaCl + CaO -> Na2O + CaCl2
Onderstaande tabel illustreert dit concept.
| Massa van reactanten | 12g | 20g | 32g |
| Massa van producten | 15g | 17g | 32g |
Massabehoud in een geïsoleerd systeem
De wet van massabehoud is een fundamenteel principe van geïsoleerde systemen. Dit betekent dat de totale massa voor en na een reactie altijd hetzelfde is. Het is van toepassing op allerlei chemische reacties, endotherm en exotherm.
Bijvoorbeeld,
Stel je een gesloten container voor. Als de reactanten binnenin een massa van 100 g hebben, dan moeten de producten ook een gecombineerde massa van 100 g hebben. Massa wordt nooit gecreëerd of vernietigd, het wordt altijd omgezet.
Hoewel individuele atomen van vorm kunnen veranderen, zullen alle atomen die in de reactanten aanwezig zijn in de producten verschijnen.
Zoals in de verbranding van methaan en zuurstof om koolstofdioxide en waterdamp te vormen. Het totale aantal en type atomen blijft hetzelfde: één methaan en twee zuurstof vormen één koolstofdioxide en twee water.
Toepassing van massabehoud in de natuurkunde
Om de toepassing van massabehoud in de natuurkunde te bestuderen, je moet de definitie en het principe van behoud van massa begrijpen.
Laten we ons hiervoor concentreren op massabehoud in de rustmassa van een object en massabehoud en energie in de atmosfeer van de aarde.
Deze twee onderafdelingen leggen in het kort uit hoe de wet van behoud van massa van toepassing is op de rustmassa van een object en de lucht rond de atmosfeer van de aarde.
Massabehoud in de rustmassa van een object
Het principe van massabehoud is een concept in de natuurkunde dat stelt dat de totale massa van een geïsoleerd systeem hetzelfde blijft.
Dit omvat rustmassa, de massa van stationaire objecten. Simpel gezegd, je kunt geen materie creëren of vernietigen in een gesloten systeem, maar je kunt het wel van de ene vorm in de andere omzetten.
Rustmassa is belangrijk op gebieden van de natuurkunde zoals relativiteitstheorie en kwantummechanica.
Bijvoorbeeld, in de vergelijking van Einstein,
E = mc²
waar,
- E is energie
- m is rustmassa
- c = Lichtsnelheid, dwz 3 x 108 Mevrouw
Dit laat ons zien dat energie en materie verwisseld kunnen worden.
De Het idee van behoud van rustmassa heeft grote gevolgen voor ons begrip van fysieke zaken, zoals kleine deeltjes en enorme hemellichamen zoals planeten en sterren.
Hiermee kunnen wetenschappers berekenen hoeveel energie vrijkomt bij kernreacties of fusieprocessen.
Massabehoud en energie in de atmosfeer van de aarde
Massa- en energiebehoud in de atmosfeer van de aarde is een basisconcept van de natuurkunde. Dit zorgt ervoor materie en energie worden behouden tijdens verschillende atmosferische processen, inclusief die met betrekking tot het weer.
- De balans tussen inkomende en uitgaande energie heeft invloed op de temperatuur van het aardoppervlak en op ons leven, zoals landbouw en transport.
- Massa- en energiebehoud geldt ook voor fenomenen zoals cyclonen, orkanen, onweersbuien en luchtvervuiling.
- Dit principe speelt een grote rol bij het beheer van natuurlijke hulpbronnen. Dit omvat onderhoud van de luchtkwaliteit voor de menselijke gezondheid en waterzuiveringsinstallaties om verontreinigende stoffen uit afvalwater te verwijderen.
- 2500 jaar geleden suggereerde de Griekse filosoof Empedocles dat materie uit vier elementen bestond: lucht, aarde, vuur en water. Zijn leringen werden geaccepteerd totdat verdere experimenten ontdekten dat ze verkeerd waren.
- NASA-rapporten van januari 2021 zeggen dat atmosferische koolstofdioxideconcentraties zijn op het hoogste niveau in 3 miljoen jaar.
Andere toepassingen van behoud van massa
De wet van behoud van massa is essentieel in verschillende industrieën, zoals
- Farmaceutische
- Voedselproductie
- Milieukunde
- Chemische reacties en optimaliseren productieprocessen terwijl afval wordt verminderd.
Zicht op massabehoud in de moderne chemie
De wet van behoud van massa in de moderne chemie begrijpen. Deze twee subsecties zullen u helpen het te begrijpen hoe noch materie noch massa kan worden gecreëerd of vernietigd in een chemische reactie.
Massabehoud in chemische verbindingen
Chemische verbindingen gehoorzamen aan het principe van massabehoud. Dit betekent dat de totale massa tijdens een reactie gelijk blijft. Dit weten helpt om te begrijpen hoeveel reactanten en producten erbij betrokken zijn.
Wet van bepaalde proporties
De wet van bepaalde verhoudingen stelt dat verbindingen altijd elementen in vaste gewichtsverhoudingen bevatten. Dit ondersteunt het idee van massabehoud. De verhouding van elementen is altijd hetzelfde.
Toepassingen van massabehoud in de chemie
- Moderne chemie gebruikt massaspectrometrie en nucleaire magnetische resonantie om massa's van chemische verbindingen te meten.
- Dit stelt ons in staat om moleculaire formules te berekenen en eigenschappen zoals dichtheid, smeltpunten en kookpunten te onderzoeken.
- Massaconservering heeft veel nuttige toepassingen in industrieën zoals farmaceutica, materiaalkunde en biochemie.
- Het laat mensen atomen en moleculen manipuleren om nieuwe stoffen te maken of bestaande te verbeteren.
- Het is ook een economische oplossing met sociale implicaties. Weten hoeveel stoffen er in en uit een reactie gaan, helpt ons hulpbronnen efficiënt te gebruiken.
Elementaire massabehoud
Moderne chemie behoudt elementaire massa via mechanismen die chemische vergelijkingen in evenwicht brengen.
Dit is bekend als stoichiometrie en is de sleutel tot het begrijpen van chemische reacties. Evenwichtsreacties zorgen voor nauwkeurige metingen tijdens experimenten.
Elementair massabehoud is essentieel voor de nauwkeurigheid en precisie van de analytische chemie.
Hoewel het al eeuwen bestaat, wordt het nog steeds regelmatig bestudeerd om te bepalen hoe verschillende reacties de samenstelling van elementen beïnvloeden. Massabehoud heeft vele toepassingen, van motoren tot batterijen.
Transformatie en eigendomsbehoud bij kernreacties
Transformatie en behoud van eigenschappen in kernreacties verklaren met behoud van totale energie en massa in het gewone chemische reacties en massabehoud in een gesloten systeem als oplossingen.
Totale energie- en massabehoud bij gewone chemische reacties
De wet van energie en massabehoud is essentieel bij chemische reacties. Er wordt niets toegevoegd of weggenomen, alleen verbroken verbindingen tussen atomen. Bij het vormen van moleculen is de massa van reactanten gelijk aan die van producten.
Nucleaire reacties
Bij kernreacties, de wetten strekken zich uit tot transformaties die de kern veranderen. Gebruikte krachten maken veel meer energie vrij dan je reguliere chemische reactie.
Fusie Reacties
Fusiereacties vormen zwaardere kernen, met deeltjes die energie en massa wegdragen. Deze energie kan worden omgezet in elektrische stroom.
- Het is belangrijk om de gewenste eigenschappen te behouden bij het wijzigen van materialen door middel van chemische of nucleaire processen, voor hoogwaardige brandstoffen of efficiënte chemische productie.
- In de 1960s, wetenschappers vonden elementen met radioactieve isotopen met langere halfwaardetijden dan verwacht.
Massabehoud in gesloten systeem
Massabehoud in een gesloten systeem stelt dat de totale massa van een gesloten systeem constant blijft.
Dit geldt voor kernreacties, waarbij materie en energie onderling kunnen worden omgezet.
Een voorbeeld hiervan is de kernsplijting van uranium die in onderstaande tabel is weergegeven.
| Reagens | Massa (kg) | Product | Massa (kg) |
| uranium-235 | 52 | Krypton-92 | 36 |
| Neutron | 1 | Barium-141 | 133 |
| 3 extra neutronen | |||
| Totaal | 53 | Totaal | 169 |
Het is duidelijk dat de massa voor en na de reactie hetzelfde blijft. Materie kan tijdens dit soort nucleaire transformaties niet worden gecreëerd of vernietigd.
Vanaf Einsteins energie-massarelatievergelijking, materie en energie zijn uitwisselbaar.
E=m²
Om de beste resultaten uit kernreacties te halen, is het ideaal om isotopen te kiezen met lange halfwaardetijden in plaats van korte.
Het monitoren van de aanwezigheid van radioactieve isotopen in materialen gedurende hun hele levenscyclus is ook essentieel.
Het belang van massabehoud in de wetenschap en het dagelijks leven
De betekenis van massabehoud in de wetenschap en het dagelijks leven beter begrijpen.
Laten we in enkele subsecties duiken: kwantitatief bewijs van massabehoud, cruciale correctie van massabehoud in de relativiteitstheorie van 1905, en hoe massabehoud is altijd behouden in meten en combineren.
Kwantitatief bewijs van massabehoud
Het is essentieel om de wetenschappelijk bewezen 'Kwantitatief bewijs van massabehoud'.
| Experimentgegevens |
Een tabel kan dit bewijs helpen aantonen. De kolommen bevatten gegevens van experimenten, waarmee wordt geverifieerd dat er geen massa verloren gaat. Dit bewijs helpt mensen het concept beter te begrijpen.
CH4 (Methaan) + 2O2 (Zuurstof) -> CO2 (kooldioxide) + H2O (water)
| Massa van reactanten | 16g | 64g | 80g |
| Massa van producten | 44g | 36g | 80g |
De implicaties van massabehoud gaan verder dan de wetenschap. Het helpt ons natuurlijke fenomenen en industriële processen te begrijpen.
Dat tonen wetenschappers aan De aarde verliest elk jaar 50 ton aan massa vanwege ruimtestof. Dit illustreert Massabehoud belang in ons universum.
Cruciale correctie van massabehoud in de relativiteitstheorie van 1905
De relativiteitstheorie van 1905 bracht een belangrijke verandering teweeg in het behoud van massa. Het toonde aan dat massa niet altijd behouden blijft, afhankelijk van de energie en snelheid van het object.
De theorie herwerkte de relatie tussen energie en massa. Het introduceerde ook nieuwe ideeën zoals tijddilatatie en lengtecontractie.
De oorspronkelijke wet over het behoud van massa werd uitgebreid tot energie in elk systeem.
Hoewel de gevolgen enorm waren, het belang van massabehoud wordt buiten wetenschappelijke kringen vaak over het hoofd gezien.
Deze kennis heeft geleid tot vooruitgang in technologie zoals GPS-satellieten en efficiëntere kerncentrales.
Het zou een goed idee zijn als wetenschappers hierop voortborduren onderzoek om technologie in verschillende industrieën te stimuleren.
Jongere generaties meer over relativiteit leren, zal helpen om een hoogopgeleide arbeidskrachten met de juiste innovatieve vaardigheden om mondiale problemen op te lossen.
Massabehoud altijd behouden in meten en combineren
Massabehoud is een sleutelbegrip in de wetenschap en het dagelijks leven. Het stelt dat de totale massa in een gesloten systeem hetzelfde blijft ondanks fysieke of chemische veranderingen.
Massa kan niet worden gecreëerd of vernietigd, alleen getransformeerd of overgedragen van de ene vorm naar de andere. Het blijft altijd behouden bij het meten of combineren van stoffen.
Dit principe heeft implicaties op verschillende gebieden, zoals scheikunde, biologie, natuurkunde en milieukunde.
- In de scheikunde wordt het gebruikt om chemische reacties uit te leggen waarbij elementen de atomaire samenstelling veranderen, maar toch hun massa behouden.
- In de biologie is het belangrijk voor het begrijpen van cellulaire processen, zoals metabolisme en groei.
- Het vormt de basis voor Newton's bewegingswetten en energietransformaties in de natuurkunde.
- In de milieukunde, het helpt ons afvalbeheer en waterzuiveringsinstallaties te bestuderen.
- Het kennen van massabehoud is essentieel voor alledaagse taken zoals koken of het mengen van chemicaliën.
- Het helpt ervoor te zorgen dat ingrediënten correct worden gemeten en gecombineerd volgens specifieke verhoudingen.
Veelgestelde Vragen / FAQ
Hoe komt het principe van behoud van massa tot uitdrukking?
Het principe van behoud van massa kan worden uitgedrukt als de totale massa van de producten van een chemische reactie die gelijk is aan de totale massa van de reactanten.
Wat zijn enkele voorbeelden van het principe van behoud van massa in actie?
Elke situatie waarin massa een rol speelt, kan een voorbeeld zijn van het principe van behoud van massa.
Bijvoorbeeld een vast object dat met een constante snelheid beweegt, demonstreert het principe van behoud van massa omdat de massa van het object constant blijft.
Wat is het referentiepunt voor het principe van behoud van massa?
Het referentiepunt voor het principe van behoud van massa is de totale massa van het systeem aan het begin van de reactie.
Hoe wordt de massa van chemische elementen en verbindingen behouden?
De massa van chemische elementen en verbindingen blijft behouden omdat de totale hoeveelheid aanwezig materiaal voor en na een reactie hetzelfde is.
Wat is de traagheidsmassa van een object?
De traagheidsmassa van een object is een maat voor de weerstand van het object tegen veranderingen in zijn snelheid.
Wat betekent het als een koolstofatoom gebonden is?
Wanneer een koolstofatoom is gebonden, betekent dit dat het chemisch wordt gecombineerd met andere atomen om een molecuul te vormen.
Hoe kunnen we bewijzen dat massa behouden blijft?
Massa blijft behouden omdat we kunnen de totale massa van een systeem voor en na een reactie meten en aantonen dat deze constant blijft. Dit kan worden gedaan met behulp van een weegschaal of een ander meetinstrument.
Is momentumbehoud gerelateerd aan behoud van massa?
Momentumbehoud in energie is een fundamenteel principe dat stelt dat de totale hoeveelheid momentum in een gesloten systeem constant blijft. Het is echter belangrijk op te merken dat het behoud van momentum iets anders is dan het behoud van massa. Hoewel bij alle fysische processen energie behouden blijft, kan massa in energie worden omgezet, en omgekeerd, zoals blijkt uit de beroemde vergelijking van Albert Einstein, E = mc². Hoewel het behoud van massa in veel scenario's opgaat, is het dus niet direct gekoppeld aan het behoud van momentum in energie.
Hoe is het behoud van massa gerelateerd aan de vorming van nitraten?
Behoud van massa houdt verband met de vorming van nitraten omdat de totale massa van de producten van een reactie met stikstof en zuurstof gelijk moet zijn aan de totale massa van de reactanten.
Conclusie
Massabehoud behoudt altijd meting en combinatie, waardoor de totale massa constant blijft binnen een gesloten systeem. De onschatbare toepassingen ervan in verschillende wetenschappen maken het essentieel voor verschillende gebieden van de samenleving sinds de ontdekking ervan door Lavoisier. Dus zelfs als u uw gezond verstand niet kunt behouden, probeer dan in ieder geval massa te behouden in uw dagelijks leven!
Lees ook:
- Heeft energie massa?
- Hoe kinetische energie te vinden met snelheid en massa
- Biomassa-energie
- Nadelen van biomassa
- Hoe de wrijvingskracht zonder massa te berekenen
- Hoe massa te vinden in middelpuntzoekende kracht
- Hoe koppel te vinden met massa
- Voorbeelden van biomassa-energie
- Heeft massa invloed op potentiële energie?
- Hoe de nettokracht te vinden met massa en snelheid
Het TechieScience Core MKB-team is een groep ervaren vakexperts uit diverse wetenschappelijke en technische vakgebieden, waaronder natuurkunde, scheikunde, technologie, elektronica en elektrotechniek, auto-industrie en werktuigbouwkunde. Ons team werkt samen om hoogwaardige, goed onderbouwde artikelen te creëren over een breed scala aan wetenschappelijke en technologische onderwerpen voor de TechieScience.com-website.
Al onze senior MKB-bedrijven hebben meer dan 7 jaar ervaring op de betreffende gebieden. Ze zijn professionals uit de werkende industrie of verbonden aan verschillende universiteiten. Refereren Onze auteurs Pagina om meer te weten te komen over onze kern-KMO's.