De wet van behoud van massa is een fundamenteel principe op het gebied van chemie. Dat stelt het binnen een gesloten systeem, de totale massa blijft constant en ondergaat geen creatie of vernietiging tijdens fysieke of chemische processen. Dit principe werd geïntroduceerd door Antoine Lavoisier in 1789, na zijn kwantitatieve experimenten.
Een grondige kennis van deze wet is cruciaal voor scheikunde studenten, zoals het hen in staat stelt het gedrag van chemische reacties begrijpen en de relaties tussen reactanten en producten. Studenten moeten deze wet nauwkeurig toepassen reactie voorspellen vergelijkingen en breng ze in evenwicht. Met andere woorden, de totale massa voor een reactie moet gelijk zijn aan de som van de massa's nadat de reactie heeft plaatsgevonden.
Echter, Michail Lomonosov leverde tegenbewijs door dat te suggereren lucht kan ontsnappen of binnenkomen tijdens de verbranding van stoffen zoals waterstof of kooldioxide. Dit was te wijten aan het feit dat er containers voor werden gebruikt chemische reacties waren zelden volledig afgesloten. Als gevolg hiervan begonnen wetenschappers de invloed van de omgeving tijdens hun experimenten en begon te zorgen voor een strakke afsluiting van hun systemen.
Definitie van behoud van massa
Antoine Lavoisier ontdekte dat massa kan niet worden gecreëerd of vernietigd. Dit staat bekend als de Wet van behoud van massa.
- De wet van behoud van massa stelt dat bij elke chemische reactie de totale massa van de reactanten is gelijk aan de totale massa van de producten.
- Dit principe is cruciaal op het gebied van scheikunde, natuurkunde en techniek.
- Tijdens een chemische reactie worden atomen herschikt, maar er worden geen nieuwe atomen gemaakt of vernietigd.
- Bijvoorbeeld wanneer hout verbrandt en energie afgeeft, blijft de totale massa hetzelfde.
- Evenzo bij fotosynthese, koolstofdioxide en water combineren om glucose en zuurstof te vormen zonder enig verlies of toename van massa.
- De wet van behoud van massa geldt ook voor nucleaire reacties.
- Ondanks het vrijgeven van enorme hoeveelheden energie, de massa blijft constant.
- Wetenschappers vertrouwen op deze wet het gedrag van stoffen in verschillende omstandigheden voorspellen.
Antoine Lavoisier's ontdekking van de wet van behoud van massa
Antoine Lavoisier maakte een revolutionaire ontdekking tijdens zijn wetenschappelijke reis. Hij ontdekte dat bij chemische reacties de totale massa van reactanten en producten blijft ongewijzigd. Dit werd bekend als de Wet van behoud van massa. Het stelt dat massa niet kan worden gecreëerd of vernietigd, alleen kan worden veranderd van de ene vorm in de andere. Het werk van Lavoisier vormde de basis van de moderne chemie, wat nog steeds zo is.
Deze wet weerlegde het oude idee van flogiston. Het zei dat materialen tijdens verbranding of oxidatie een stof genaamd 'flogiston' afgeven, waardoor ze lichter worden. Maar Lavoisier betoogde en demonstreerde dat dit te maken had met het verkrijgen van zuurstofatomen, niet met afvallen.
Lavoisier werd door chemici in heel Europa gerespecteerd vanwege zijn bevindingen. helaas, hij werd op 50-jarige leeftijd geëxecuteerd tijdens de Franse Revolutie, beschuldigd van verraad. Zijn invloed op wetenschap en scheikunde wordt echter nog steeds herinnerd en gewaardeerd. Zijn bijdrage baande de weg voor toekomstige generaties om vooruitgang te boeken op dit gebied.
Formulering en belang van de wet
- De wet van behoud van massa stelt dat materie en energie moet in evenwicht zijn.
- Volgens deze wet massa wordt niet gecreëerd of vernietigd, en de totale hoeveelheid blijft hetzelfde.
- Bij elke reactie binnen een systeem, een gelijke en tegengestelde reactie moet gebeuren om de stabiliteit van massa's.
- De wet van behoud van massa is een grondbeginsel in de moderne wetenschap.
- Het heeft belangrijke implicaties op verschillende gebieden, waaronder scheikunde, natuurkunde, milieustudies en techniek.
- Metingen op basis van dit principe worden gebruikt om te bepalen de hoeveelheden materialen die betrokken zijn bij reacties of processen.
- Omdat massa niet kan worden vernietigd, maar alleen kan worden veranderd of verplaatst, deze wet wordt gebruikt bij forensische analyse en archeologisch onderzoek.
- De wet van behoud van massa stelt grenzen en beïnvloedt ons dagelijks leven
Bijvoorbeeld het helpt ons afvalverwijdering en recyclingprocessen efficiënt te beheren, wat leidt tot milieuverantwoorde praktijken. Watson en Crick schreven het toe omdat het hen hielp de structuur van DNA te ontdekken. In 1947 stelden Lee en Yang een verklaring voor waarom linkshandigheid zeldzaam is.
De wet van behoud van massa herinnert ons eraan: wat erin gaat, moet eruit komen – tenzij het mijn bankrekening is!
Voorbeeld van wet van behoud van massa: gedetailleerde uitleg
Objectroos op hoogte
De potentiële zwaartekrachtenergie van de object neemt toe wanneer deze zich op een hoogte boven de grond bevindt. Hoewel de potentiële energie van het object toeneemt, blijft de massa van het object overal behouden.
Slinky loopt de trap af
De energie die essentieel is voor een slinky om naar beneden te klimmen, is de omzetting van de kinetische energie in de potentiële energie en vice versa.
Een snaar tokkelen
Bij het tokkelen van een snaar van een gitaar worden de trillingsgolven in de snaar gecreëerd waardoor de snaar trilt en een geluid genereert. De massa van de snaar blijft behouden tijdens de trillingen.
Propellers draaiend
De propellers van de drone, windmolen, plafondventilatoren, enz. draaien door de rotor en motor die aan de as zijn bevestigd. De massa van de propellers verandert niet tijdens het draaien. De beweging van de propellers kan worden bepaald door een middelpuntzoekende kracht.
Kaars
Het is je vast opgevallen dat bij het aansteken van de kaars de was van de kaars smelt door de warmte die aan de was wordt toegevoerd en die kracht geeft om een vuur te laten branden. Parallel loopt de gesmolten was langs de kaars naar de grond.
verbrand hout
Bij het verbranden van een houten plank wordt de warmte-energie opgewekt en wordt de smog afgegeven, waardoor de resterende asresten ontstaan. De massa van de houten plank ervoor is gelijk aan de som van de as en rook.
Neerslag
Als je aarde in het glas water mengt en het gewicht van het volume meet; en later, na een tijdje, meet u opnieuw het gewicht van het volume, eenmaal wanneer alle aarde op het oppervlak van het glas is neergeslagen, zult u merken dat het gewicht niet verandert en dat is duidelijk. Daarom volgt de neerslag ook de wet van behoud van massa.
Kamfer
Bij het verbranden van de kamfer wordt de vaste toestand van de kamfer direct omgezet in gas. Dit proces wordt sublimatie genoemd. De massa van de kamfer in vaste toestand en in gasvorm blijft ook ongewijzigd.
Smelten
Het is een proces waarbij de vaste toestand van een stof in een vloeibare toestand verandert. Stel dat je een massieve kubus van 5×5×5 smelt, dan heb je een inhoud van slechts 125 cm3. Het volume van de substantie verandert niet, zelfs niet na het smelten.
Kristallisatie
Het is een proces van de vorming van goed gedefinieerde vaste structuren uit gesmolten of vloeibare substanties. De massa die in de gesmolten vorm aanwezig is, is alleen gekristalliseerd en vormt een vast kristal dat vlakken en vlakken van stoffen en mineralen definieert. Geen van de massa gaat verloren in dit proces.
Fotosynthese
De plant neemt kooldioxide en water om zijn voedsel te bereiden in de aanwezigheid van zonlicht en produceert glucose en zuurstof. Als je de massa van de reactantie 6CO2 en 6H2O berekent, krijg je hetzelfde als de som van de massa van de producten C6H12O6 en 6O2.
Reflectie van licht
Licht is een elektromagnetische golf die een energiefoton vormt. Bij incident wordt de energie van het foton vrijgegeven op het deeltje op het oppervlak van het object. Deze energie wordt opgevangen door het deeltje op het oppervlak en het foton wordt teruggekaatst. Er is alleen de transmissie van de energie van het foton, maar de massa van het foton verandert niet, het blijft behouden.
condensatie
Condensatie is een proces van de combinatie van twee of meer moleculen om water te vormen. In het winterseizoen verdampen de waterdampen in de atmosfeer en vormen mistig weer. Deze waterdamp heeft voldoende potentiële energie. Het stijgt op hoogte tot zijn potentieel energie wordt verminderd. Deze waterdruppels condenseren vervolgens in de wolk.
Neerslag
Als je aarde in het glas water mengt en het gewicht van het volume meet; en later, na een tijdje, meet u opnieuw het gewicht van het volume, eenmaal wanneer alle aarde op het oppervlak van het glas is neergeslagen, zult u merken dat het gewicht niet verandert en dat is duidelijk. Daarom volgt de neerslag ook de wet van behoud van massa.
Verbranding van steenkool
Wanneer de steenkool wordt verbrand, reageert de zuurstof met de brandende steenkool om koolstofdioxide te vormen. Vandaar dat de massa van de reactanten die koolstof en zuurstof zijn, combineert om een product te geven als koolstofdioxide dat de massa van de reactanten bewaart.
Voorwerp dat van hoogte valt
Denk aan een mango die uit een boom valt. De potentiële energie geassocieerd met de mango is hoog wanneer deze aan de boom aanwezig is. Zoals het losmaakte van de boom, dit potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie, en de mango valt op de grond. De massa van de mango blijft behouden, alleen de energie wordt omgezet van de ene vorm naar de andere.
Persoon die in Gravitron staat
Je vindt de gravitron in pretparken, waar de persoon over de wanden van de gravitron moet gaan staan en de gravitron in een cirkelvormige beweging wordt bewogen waarbij de snelheid elke keer wordt verhoogd totdat de middelpuntvliedende kracht die op het lichaam van de persoon inwerkt, hoog genoeg wordt om annuleer de centripetale kracht om te voorkomen dat de persoon in het midden van de gravitron valt. Hierdoor blijft het lichaam van de persoon aan de wanden van de gravitron vastzitten, zelfs nadat de muur onder de voeten van de persoon is verwijderd.
Gebroken glas
Denk aan een glas dat per ongeluk uit de hand valt en in stukken breekt.
Als je de massa van alle stukjes glas weegt, zul je zien dat de massa van de stukjes glas hetzelfde is als die van het glas voordat het brak. De massa van het glas verandert niet, zelfs niet als het breekt.
Boren in hout
Boren is het maken van een gat in een houten plank om deze vast te spijkeren. Terwijl een boor door de houten plank gaat, baant hij zich een weg door een deel van het hout in poedervorm te verwijderen tijdens het boren met mannelijke schroeven.
Waterverdamping
Het water verdampt wanneer de temperatuur van het volume van het water hoger is dan de omgevingstemperatuur.
De massa van het water verandert niet, zelfs niet na verdamping, het wordt alleen omgezet in de vorm van dampen in de lucht.
Toepassing van de wet van behoud van massa
Om de toepassing van de wet van behoud van massa met zijn principes te bespreken, zullen we ons concentreren op drie onderafdelingen: Behoud van massa in de chemie, Behoud van massa stelt dat massa niet kan worden gecreëerd of vernietigd, en Voorbeelden van massabehoud bij chemische reacties.
In het eerste deel zullen we leren hoe de wet van behoud van massa wordt toegepast in de chemie. In het tweede lid wordt besproken hoe de wet bepaalt dat massa niet kan worden gecreëerd of vernietigd. Ten slotte zullen we in de derde subparagraaf enkele voorbeelden geven van hoe het principe van massabehoud wordt nageleefd in chemische reacties.
Massabehoud in de chemie
Massabehoud is een grondbeginsel in Chemie waarin staat dat de massa van een gesloten systeem blijft constant. Tijdens fysische of chemische reacties blijft de totale massa hetzelfde. Reactanten combineren om producten te vormen, zoals door oxidatie of reductie, verander de totale massa niet.
Om dit behoud te garanderen, moet het aantal atomen voor en na een chemische reactie in evenwicht zijn. Wet van Lavoisier stelt dat de productmassa gelijk moet zijn aan de reactanten' aanvankelijke massa. Zo niet, dan kan de reactie niet plaatsvinden.
Het is interessant om op te merken dat de chemie precieze principes volgt en een evenwicht tussen elementen behoudt. Professor Sternicki J. voerde een onderzoek uit waaruit bleek hoe belangrijk het is om studenten te leren over behoud tijdens basiswetenschappen.
Behoud van massa stelt dat massa niet kan worden gecreëerd of vernietigd
De wet van massabehoud stelt dat massa kan niet worden gecreëerd of vernietigd. Het is alleen overgedragen van de ene vorm naar de andere. Wetenschappers gebruiken dit principe om reacties te voorspellen en alledaagse verschijnselen te begrijpen, zoals smeltende ijsblokjes of kokend water.
Maar de massa blijft hetzelfde - alleen de dichtheid kan veranderen. Wanneer water bijvoorbeeld verdampt, verliest het volume door het vrijkomen van gasmoleculen.
NASA stelt dat de wet van behoud van massa is essentieel voor ons begrip van de natuur. Het geeft wetenschappers een basis voor onderzoek en experimenten. Hiermee kunnen ze nieuwe technologieën ontwikkelen en doorbraken realiseren.
Geïsoleerde systemen en massabehoud
Om te begrijpen hoe massabehoud werkt in geïsoleerde systemen, ga je discussiëren gesloten en open systemen, een experiment dat bewijst massabehoud in geïsoleerde systemenEn kwantitatieve meting van massabehoud.
Gesloten en open systemen kan worden gezien als containers die stoffen bevatten en massa wordt behouden wanneer ze chemische veranderingen ondergaan. In het experiment leer je over a specifieke reactie dat bewijst de wet van behoud van massa. eindelijk, de kwantitatieve meting zal je laten zien hoe massa binnen een geïsoleerd systeem constant blijft ondanks de verschillende processen van elementen erin.
Gesloten en open systemen
- Thermodynamica classificeert systemen in twee categorieën: Begrensd en onbegrensd.
- Begrensde systemen hebben een vaste grens die de uitwisseling van energie en materie beperkt.
- Onbegrensde systemen, aan de andere kant, hebben geen grens en zorgen voor de vrije uitwisseling van energie en materie.
Als voorbeeld denk aan een glas water. Het glas is het systeem. De grens beperkt de in- en uitgang van water, dus het is een gesloten of begrensd systeem. Maar als we het milieu en het glas samen bekijken, dan is er geen grens aan het maken een open (onbegrensd) systeem.
Het is belangrijk om in acht te nemen dat zowel gesloten als open systemen gehoorzamen Wetten voor massabehoud. Deze wet regelt onze universum op alle niveaus.
Een veelbetekenend voorbeeld is kernreacties, die dat aantonen materie kan niet worden gecreëerd of vernietigd; het verandert alleen maar in verschillende toestanden. Laten we hopen dat dit experiment niet eindigt zoals de Titanic – massa kan een enorme ijsberg zijn!
Experiment om massabehoud in geïsoleerde systemen te bewijzen
Om massabehoud in geïsoleerde systemen te bewijzen, werd een experiment gedaan. Het doel was om aan te tonen dat de totale massa altijd hetzelfde blijft in een gesloten systeem.
Onderstaande tabel geeft de resultaten weer:
| Systeemcomponenten | Voor experimentmassa (g) | Massa na experiment (g) |
| Gesloten systeem A | 50 | 50 |
| Gesloten systeem B | 80 | 80 |
| Gesloten systeem C | 25 | 25 |
Het was duidelijk dat de massa van alle componenten in de gesloten systemen bleven stabiel voor en na het experiment. Dit bevestigt de behoud van massa in geïsoleerde systemen.
Ongeacht de omvang of complexiteit, dit principe is van toepassing op alle geïsoleerde systemen. Het is van toepassing op fysische en chemische veranderingen.
De derde bewegingswet van Isaac Newton toont ook massabehoud. Volgens de wet is er voor elke actie een gelijke en tegengestelde reactie om massale veranderingen in evenwicht te brengen.
Waarom complexe vergelijkingen gebruiken als je massabehoud kunt meten met alleen een schaal?
Kwantitatieve meting van massabehoud
Het nauwkeurig meten van massabehoud vereist een semantisch begrip van 'Meting van massabehoud'. Dit omvat het kwantificeren van materie in een systeem voor en na veranderingen in een geïsoleerde omgeving.
Bijvoorbeeld, als we sluit een container met gasmoleculen, meten we aanvankelijk het aantal gasmoleculen en na verloop van tijd. Zo kunnen we bepalen of de massa blijft behouden.
Het is cruciaal op te merken dat metingen nauwkeurig moeten zijn voor geldig bewijs van massabehoud. Wetenschappelijk bewezen methoden moeten metingen uitvoeren vermindering van de afwijking van de werkelijke gegevens.
Massabehoudmetingen begrijpen helpt natuurlijke gebeurtenissen analyseren. Levende wezens consumeren bijvoorbeeld voedsel (nutrients) dat transformeren in verschillende vormen in hun lichaam maar massa niet vergroten of verkleinen maar behouden. Dit is zo omdat energie kan alleen worden getransformeerd, niet gecreëerd of vernietigd.
Massabehoud kwantificeren valideert niet alleen wetenschappelijke theorieën, maar helpt wetenschappers ook natuurlijke processen te begrijpen. Dit leidt tot meer geïnformeerde technologische ontwikkelingen zoals AI en nanotechnologie.
En vergeet niet, in geïsoleerde systemen is massa de sleutel…tenzij het een dieet is, dan zijn alle weddenschappen uitgeschakeld!
Conclusie
Concluderend stelt de wet van behoud van massa dat massa niet kan worden gecreëerd of vernietigd in een gesloten of geïsoleerd systeem. Met andere woorden, de massa van de producten gevormd in een chemische reactie moet gelijk zijn aan de massa van de reactanten die in dezelfde reactie worden verbruikt.
In deze sectie werd het principe van massabehoud in detail besproken, en in de subsectie "Altijd behouden" vat de betekenis van dit principe in het universum samen.
Veelgestelde Vragen / FAQ
Vraag: Wat is de wet van behoud van massa?
De wet van behoud van massa stelt dat massa in een geïsoleerd systeem niet wordt gecreëerd of vernietigd tijdens een chemische reactie. Dit betekent dat de totale massa van de reactanten gelijk moet zijn aan de totale massa van de producten.
Vraag: Kun je een voorbeeld geven van de wet van behoud van massa in actie?
Een voorbeeld van de wet van behoud van massa is verbranding. Wanneer een stof wordt verbrand, reageert deze met zuurstof in de lucht om nieuwe stoffen te produceren. De totale massa van de nieuwe stoffen is echter altijd gelijk aan de totale massa van de oorspronkelijke stof en de zuurstof.
Vraag: Waarom is de wet van behoud van massa belangrijk in de chemie?
De wet van behoud van massa is belangrijk in de chemie omdat het ons in staat stelt de resultaten van chemische reacties te voorspellen. Door de massa van de reactanten te kennen, kunnen we de massa berekenen van de producten die zullen worden gevormd. Het helpt ons ook de fundamentele principes van het universum te begrijpen en hoe materie en energie op elkaar inwerken.
Vraag: Wie formuleerde als eerste de wet van behoud van massa?
De wet van behoud van massa werd voor het eerst geformuleerd door Antoine Lavoisier, een Franse chemicus, in 1789. Mikhail Lomonosov, een Russische wetenschapper, ontdekte het principe echter ook in 1756, hoewel zijn werk niet algemeen werd erkend.
Vraag: Hoe wordt de wet van behoud van massa toegepast in chemische vergelijkingen?
In chemische vergelijkingen wordt de wet van behoud van massa toegepast door ervoor te zorgen dat de massa van de reactanten gelijk is aan de massa van de producten. Dit wordt gedaan door de vergelijking zo in evenwicht te brengen dat hetzelfde aantal atomen van elk element aan beide zijden van de vergelijking aanwezig is. De massa van elk reagens en product wordt vervolgens berekend met behulp van de molaire massa.
Vraag: Kan de massa van een substantie worden gecreëerd of vernietigd volgens de wet van behoud van massa?
Nee, de massa van een stof kan niet worden gecreëerd of vernietigd volgens de wet van behoud van massa. Het kan alleen worden getransformeerd van de ene vorm naar de andere. Dit betekent dat de totale massa van een gesloten systeem constant blijft, ongeacht eventuele chemische reacties of transformaties die erin plaatsvinden.
V: Wat is de definitie van behoud van massa?
A: Het behoud van massa is een fundamenteel principe van de natuurkunde, dat stelt dat de totale massa van een gesloten systeem in de loop van de tijd constant moet blijven. Dit betekent dat materie niet kan worden gecreëerd of vernietigd binnen het systeem, het kan alleen van vorm veranderen.
V: Is het behoud van massa hetzelfde als het behoud van materie?
A: Ja, behoud van massa en behoud van materie zijn twee termen die door elkaar worden gebruikt. Ze verwijzen allebei naar het principe dat de totale hoeveelheid materie in een gesloten systeem in de loop van de tijd constant blijft, ongeacht eventuele fysieke of chemische veranderingen die zich binnen het systeem kunnen voordoen.
Vraag: Waarom is het behoud van massa belangrijk in de chemie?
A: Behoud van massa is een fundamenteel principe in de chemie omdat het een raamwerk biedt voor het begrijpen van chemische reacties en hun producten. Het helpt wetenschappers om de uitkomsten van chemische reacties nauwkeurig te voorspellen en om nieuwe chemische processen te ontwikkelen.
V: Kan massa verdwijnen of vernietigd worden?
A: Nee, massa kan niet verdwijnen of vernietigd worden. Volgens het principe van behoud van massa moet de totale massa binnen een gesloten systeem in de tijd constant blijven. Dit betekent dat zelfs als materie van vorm verandert of wordt herschikt binnen het systeem, de totale hoeveelheid massa hetzelfde blijft.
Vraag: Kan het behoud van massaformulering worden gebruikt in de natuurkunde?
A: Ja, de formule voor behoud van massa is van toepassing op alle fysieke systemen, ook die in de natuurkunde. Het is een fundamenteel principe van de natuurlijke wereld en is daarom een belangrijk concept in alle wetenschappen.
Vraag: Kunt u een voorbeeld geven van het behoud van massa?
A: Ja, een goed voorbeeld van het behoud van massa is het verbranden van hout. Wanneer hout brandt, ondergaat het een chemische reactie die het omzet in as, waterdamp, koolstofdioxide en andere gassen. Hoewel de massa van het hout lijkt te verdwijnen, is het feitelijk omgezet in andere vormen van materie, die een totale massa hebben die gelijk is aan het oorspronkelijke hout.
Vraag: Is Gram de enige maateenheid die wordt gebruikt in het principe van behoud van massa?
A: Nee, gram is niet de enige meeteenheid die wordt gebruikt in het principe van behoud van massa. Elke meeteenheid voor massa kan worden gebruikt, zolang dezelfde eenheid in het hele systeem consistent wordt gebruikt.
Vraag: Houdt het behoud van massa rekening met alle materie die het systeem binnenkomt of verlaat?
A: Nee, het behoud van massa is alleen van toepassing op een gesloten systeem waar materie niet in of uit kan. Maar wanneer materie het systeem kan binnenkomen of verlaten, gebruiken we in plaats daarvan het principe van behoud van materie.
Vraag: Wie formuleerde het principe van behoud van massa in de chemie?
A: Het principe van behoud van massa in de chemie werd voor het eerst geformuleerd door Antoine Lavoisier en Pierre-Simon Laplace aan het einde van de 18e eeuw. Ze hebben het principe vastgesteld door hun experimenten met de verbranding van materialen zoals hout en metalen.
Vraag: Waarom moeten we voorzichtig zijn bij het gebruik van het principe van behoud van massa?
A: We moeten voorzichtig zijn bij het gebruik van het principe van behoud van massa, omdat het ervan uitgaat dat het systeem volledig gesloten is, ongeacht of je het systeem binnengaat of verlaat. In werkelijkheid vinden de meeste chemische reacties plaats in open systemen waar materie in en uit het systeem kan stromen. In dergelijke gevallen gebruiken we in plaats daarvan het principe van behoud van materie.
