ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ВЕЩЕСТВА — Юнциклопедия

Когда М. В. Ломоносов и А. Лавуазье формулировали закон сохранения вещества, они представляли его себе как закон сохранения массы. Полная масса всех составных частей в начале химической реакции равняется массе в конце ее, какие бы реакции ни происходили. Кроме того, в химической реакции не изменяется количество атомов любого участвующего в ней элемента — атомы элементов только переходят от одной молекулы к другой.

В XX в. этот закон был существенно уточнен, так как во многих случаях он оказался неправильным. Разберем нарушение этого закона на примере превращения водорода в гелий.

Ядро атома одного из изотопов Не³ состоит из двух протонов и одного нейтрона. Проследим за реакцией его образования. Такую реакцию можно осуществить в два этапа. Сначала, облучая водород нейтронами, можно получить дейтон — ядро, состоящее из нейтрона и протона. Когда к такому ядру присоединяется электрон, получается атом водорода, но с массой, в два раза большей массы обычного атома. Если облучить воду, содержащую тяжелый водород (тяжелую воду), протонами, то будут получаться ядра изотопа гелия Не

3. При этом выделяется громадная энергия, которая уходит в форме γ-квантов, т. е. электромагнитных волн.

Откуда эта энергия берется? Ядерные частицы — нуклоны (нейтроны и протоны) — притягиваются друг к другу ядерными силами, которые действуют только на малых расстояниях, приблизительно 10^-13 см, зато на этих расстояниях они несравненно больше всех других известных нам сил.

При соединении нейтрона и протона в дейтон эти частицы ускоряются, а всякая заряженная частица при ускорении излучает электромагнитные волны.

Итак, было два протона и нейтрон, а получилось ядро гелия и огромная энергия, которая выделилась в форме γ-квантов (см. Гамма-излучение ).

Вот тут и потерялась масса. Молекулярная масса протона равна М_p = 1,00728, масса нейтрона М_n = 1,00867, а масса ядра гелия М_Не³

= 3,01636. Здесь выбрана такая единица массы, при которой атомная масса изотопа углерода ¹²С равна 12. Следовательно,

2 М_p + М_n = М_Не³ + М_γ.

2•1,00728 + 1,00867 = 3,02323 = 3,01636 + М_γ.

Если массу приписывать только нейтрону, протону и гелию, то закон сохранения массы нарушится. Для сохранения этого закона нужно приписать массу также и гамма-излучению. Здесь мы столкнулись с частным случаем общего закона природы, открытого А. Эйнштейном: масса тела изменяется с изменением его энергии, в какой бы форме эта энергия ни содержалась. Масса М связана с энергией Е следующей формулой:

M=E/c²

(здесь с — скорость света), поэтому и М_γ — масса γ-квантов равна:

М_γ = E_γ / c²,

где E_γ — энергия γ-квантов.

Теперь закон сохранения массы восстанавливается, или, лучше сказать, объединяется с законом сохранения энергии. В самом деле, если покоящемуся протону приписать энергию E

p а нейтрону E_n, то, умножая формулу для равенства масс на c², получим закон сохранения энергии:

2E_p + E_n = E_Не³ + E_γ.

Заметим, что в реакции электрический заряд двух протонов как раз равен заряду Не (нейтрон— частица, не имеющая заряда).

Кроме того, число нуклонов слева равно числу нуклонов справа. Чтобы подчеркнуть эти законы сохранения, ядерную реакцию записывают в виде:

2₁¹р + ₀¹n = ₂³Не + γ.

Верхние значки дают число ядерных частиц, участвующих в реакции, а нижние — электрический заряд, выраженный через заряд электрона. Сумма верхних значков слева и справа равна так же, как и сумма нижних.

Таким образом, закон сохранения массы после того, как была установлена связь массы с энергией, превратился в закон сохранения энергии. Что же касается сохранения количества атомов химических элементов, то этот закон совсем не соблюдается в ядерных реакциях (водород превратился в гелий). Вместо него действуют во всех случаях два закона сохранения: закон сохранения заряда и закон сохранения числа нуклонов, или, точнее, числа барионов, который называется законом сохранения барионного заряда.

Стехиометрические законы — Википедия

Стехиометрические законы — основные законы физики, включающие законы количественных соотношений между реагирующими веществами. Составляют раздел химии стехиометрии. Стехиометрия включает в себя: закон Авогадро, закон постоянства состава вещества, закон простых объемных отношений, закон эквивалентов, закон сохранения массы вещества и некоторые другие. В основу составления химических уравнений положен метод материального баланса, основанный на законе сохранения массы.

Закон сохранения массы вещества (закон сохранения материи)[править | править код]

Закон физики и химии, согласно которому масса физической системы сохраняется при всех природных и искусственных процессах. В метафизической форме, согласно которой вещество несотворимо и неуничтожимо, этот закон известен с древнейших времён. Позднее появилась количественная формулировка, согласно которой мерой количества вещества является вес (с конца XVII века — масса).

Из истории[править | править код]

Изначально закон сохранения массы исторически понимался как одна из формулировок закона сохранения материи. Одним из первых его сформулировал древнегреческий философ Эмпедокл (V век до н. э.).

Ничто не может произойти из ничего, и никак не может то, что есть, уничтожиться.^[1]

В ходе развития алхимии, а затем и научной химии, было замечено, что при любых химических превращениях суммарный вес реагентов не меняется. В 1630 году Жан Рэ, химик из Перигора, писал Мерсенну^[2][3]:

Вес настолько тесно привязан к веществу элементов, что, превращаясь из одного в другой, они всегда сохраняют тот же самый вес.^[1]

Позднее, в 1755 году об этом писал и М. В. Ломоносов

Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю от бодрствования и т. д.^[1]

Современная формулировка[править | править код]

В химии закон читается так:

Масса веществ, вступивших в реакцию (реагентов), равна массе веществ, получившихся в результате реакции (продуктов)

В качестве примера можно обратиться к обычным уравнениям химических реакций

Примеры нескольких химических реакций. Количество вещества продуктов реакции получается столько же, сколько было изначально.
2h3+O2→2h3O{\displaystyle {\mathsf {2H_{2}+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O}}}
2Na+2h3O→2NaOH+h3↑{\displaystyle {\mathsf {2Na+2H_{2}O\rightarrow 2NaOH+H_{2}\uparrow }}}
3Ba(NO3)2+2K3PO4→Ba3(PO4)2↓+6KNO3{\displaystyle {\mathsf {3Ba(NO_{3})_{2}+2K_{3}PO_{4}\rightarrow Ba_{3}(PO_{4})_{2}\downarrow +6KNO_{3}}}}
Fe2O3+3CO→2Fe+3CO2↑{\displaystyle {\mathsf {Fe_{2}O_{3}+3CO\rightarrow 2Fe+3CO_{2}\uparrow }}}
2C2H6+7O2→4CO2↑+6h3O{\displaystyle {\mathsf {2C_{2}H_{6}+7O_{2}\rightarrow 4CO_{2}\uparrow +6H_{2}O}}}
 
 [4]

Исходя из этого закона — в любой химической реакции число взаимодействующих атомов остается неизменным, происходит только их перегруппировка с разрушением исходных веществ и с последующим образованием новых. Коэффициенты перед формулами химических соединений называются стехиометрическими.^[4]

Закон постоянства состава вещества (Ж. Л. Пруст). Один из основных законов химии гласящий, что любое определенное химически чистое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же химических элементов. Такие соединения называются дальтонидами или стехиометрическими. Читается так:

Каждое чистое вещество, каким бы способом оно ни было получено, всегда имеет один и тот же состав и свойства^[4][5]

Данный закон не распространяется на так называемые бертоллиды (соединения переменного состава, не подчиняющиеся законам постоянных и кратных отношений. Являются нестехиометрическими бинарными соединениями переменного состава), так как их состав меняется, в зависимости от способа их получения

Закон кратных отношений (Д.Дальтон) — открыт в 1803 году и истолкован с позиций атомизма.

Если два элемента образуют между собой несколько молекулярных соединений, то масса одного элемента, приходящаяся на одну и ту же массу другого, относятся между собой как небольшие целые числа.

^[4]

1) При взаимодействии азота с кислородом образуются пять оксидов. В образующихся молекулах на 1 грамм азота приходится 0,57, 1,14, 1,71, 2,28, 2,85 грамм кислорода. Их составы N

2O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅.^[4]

Разделив числа нижней строки на 0,57, видим, что они относятся как 1:2:3:4:5.

2) Хлористый кальций образует с водой 4 кристаллогидрата, состав которых выражается формулами: CaCl₂·H₂O, CaCl₂·2H₂O, CaCl₂·4H₂O, CaCl₂·6H₂O, то есть во всех этих соединениях массы воды, приходящиеся на одну молекулу CaCl₂, относятся как 1:2:4:6.

• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химия. Для школьников старших классов и поступающих в вузы: Теоретические основы. Вопросы. Задачи. Тесты: Учеб. пособие под редакцией Р. А. Лидина — 2-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2002. — 576 с. — ISBN 5-7107-5309-2.

Закон сохранения вещества Википедия

Закон сохранения массы — закон физики, согласно которому масса физической системы сохраняется при всех природных и искусственных процессах.

В метафизической форме, согласно которой вещество несотворимо и неуничтожимо, этот закон известен с древнейших времён. Позднее появилась количественная формулировка, согласно которой мерой количества вещества является вес (с конца XVII века — масса).

С точки зрения классической механики и химии, сохраняются общая масса закрытой физической системы, равная сумме масс компонентов этой системы (то есть масса считается аддитивной). Этот закон с большой точностью верен в области применимости ньютоновской механики и химии, так как релятивистские поправки в этих случаях пренебрежимо малы.

В современной физике концепция и свойства массы существенно пересмотрены. Масса более не является мерой количества вещества, а закон сохранения массы тесно связан с законом сохранения внутренней энергии системы. В отличие от классической модели, сохраняется масса только изолированной физической системы, то есть при отсутствии энергообмена с внешней средой. Не сохраняется сумма масс компонентов системы (масса неаддитивна). Например, при радиоактивном распаде в изолированной системе, состоящей из вещества и радиации, совокупная масса вещества уменьшается, но масса системы сохраняется, несмотря на то что масса радиации может быть нулевая.

Исторический очерк

Закон сохранения массы исторически понимался как одна из формулировок закона сохранения материи. Одним из первых его сформулировал древнегреческий философ Эмпедокл (V век до н. э.)^[1]:

Ничто не может произойти из ничего, и никак не может то, что есть, уничтожиться.

Ранее Эмпедокла «принцип сохранения» применялся представителями Милетской школы для формулировки теоретических представлений о первовеществе, основе всего сущего^[2]. Позже аналогичный тезис высказывали Демокрит, Аристотель и Эпикур (в пересказе Лукреция Кара).

Средневековые учёные также не высказывали никаких сомнений в истинности этого закона. Фрэнсис Бэкон в 1620 году провозгласил: «Сумма материи остается всегда постоянной и не может быть увеличена или уменьшена… ни одна мельчайшая её часть не может быть ни одолена всей массой мира, ни разрушена совокупной силой всех агентов, ни вообще как-нибудь уничтожена»^[3].

В ходе развития алхимии, а затем и научной химии, было замечено, что при любых химических превращениях суммарный вес реагентов не меняется. В 1630 году Жан Рэ, химик из Перигора, писал Мерсенну^[4][5][6]:

Вес настолько тесно привязан к веществу элементов, что, превращаясь из одного в другой, они всегда сохраняют тот же самый вес.

Оригинальный текст (фр.)

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.

С появлением в трудах Ньютона понятия массы как меры количества вещества, формулировка закона сохранения материи была уточнена: масса есть инвариант, то есть при всех процессах общая масса не уменьшается и не увеличивается (вес, как указал Ньютон, инвариантом не является, поскольку форма Земли далека от идеальной сферы).

В 1673 году опыты Роберта Бойля поставили закон сохранения массы под сомнение — у него при химической реакции с нагреванием вес вещества увеличился. Бойль из этого сделал вывод, что носитель теплоты («флогистон», по тогдашней терминологии) имеет вес; эта гипотеза восстанавливала доверие к сохранению массы. Однако сразу после публикации Бойля французский химик Шерубен д’Орлеан (Chérubin d’Orleans, 1679 год) указал на ошибку Бойля: увеличение веса происходило за счёт воздуха, а в запаянном сосуде вес сохранялся неизменным^[7]. Позднее, в 1755 году об этом писал и М. В. Ломоносов в письме Л. Эйлеру (см. текст в Викитеке):

Все встречающиеся в природе изменения происходят так, что если к чему-либо нечто прибавилось, то это отнимается у чего-то другого. Так, сколько материи прибавляется к какому-либо телу, столько же теряется у другого, сколько часов я затрачиваю на сон, столько же отнимаю от бодрствования и т. д.

В СССР на основании этой фразы М. В. Ломоносова объявили автором закона сохранения массы, хотя он никогда не претендовал на такой приоритет и в своём «Обзоре важнейших открытий» данный закон не упоминает. Современные историки подобные претензии считают безосновательными^[8][9][10]. Ошибочно мнение, что закон сохранения массы был Ломоносовым доказан опытным путём^[11];

Всеобщий закон сформулирован Ломоносовым на основе общефилософских материалистических соображений, никогда не подвергался им сомнению или проверке, а напротив, служил ему твёрдой исходной позицией во всех исследованиях на всём протяжении его жизни.

В дальнейшем, вплоть до создания физики микромира, закон сохранения массы считался истинным и очевидным. Иммануил Кант объявил этот закон постулатом естествознания^[12] (1786). Лавуазье в «Начальном учебнике химии» (1789) привёл точную количественную формулировку закона сохранения массы вещества, однако не объявил его каким-то новым и важным законом, а просто упомянул мимоходом как давно известный и достоверно установленный факт. Для химических реакций Лавуазье сформулировал закон в следующих выражениях^[13]:

Ничто не творится ни в искусственных процессах, ни в природных, и можно выставить положение, что во всякой операции [химической реакции] имеется одинаковое количество материи до и после, что качество и количество начал остались теми же самыми, произошли лишь перемещения, перегруппировки. На этом положении основано всё искусство делать опыты в химии.

Другими словами, сохраняется масса закрытой физической системы, в которой происходит химическая реакция, а сумма масс всех веществ, вступивших в эту реакцию, равна сумме масс всех продуктов реакции (то есть тоже сохраняется). Масса, таким образом, считается аддитивной.

Современное состояние

В XX веке обнаружились два новых свойства массы.

(M1) Масса физического объекта зависит от его внутренней энергии (см. Эквивалентность массы и энергии). При поглощении внешней энергии масса растёт, при потере — уменьшается. Отсюда следует, что масса сохраняется только в изолированной системе, то есть при отсутствии обмена энергией с внешней средой. Особенно ощутимо изменение массы при ядерных реакциях. Но даже при химических реакциях, которые сопровождаются выделением (или поглощением) тепла, масса не сохраняется, хотя в этом случае дефект массы ничтожен. Академик Л. Б. Окунь пишет^[14]:

Чтобы подчеркнуть, что масса тела меняется всегда, когда меняется его внутренняя энергия, рассмотрим два обыденных примера:

1) при нагревании железного утюга на 200° его масса возрастает на величину Δm/m≈10−12{\displaystyle \Delta m/m\approx 10^{-12}};

2) при полном превращении некоторого количества льда в воду Δm/m≈3.7⋅10−12{\displaystyle \Delta m/m\approx 3.7\cdot 10^{-12}}.

(M2) Масса не является аддитивной величиной: масса системы не равна сумме масс её составляющих. Примеры неаддитивности:

• Электрон и позитрон, каждый из которых обладает массой, могут аннигилировать в фотоны, не имеющие массы поодиночке, а обладающие ею только как система.
• Масса дейтрона, состоящего из одного протона и одного нейтрона, не равна сумме масс своих составляющих, поскольку следует учесть энергию взаимодействия частиц.
• При термоядерных реакциях, происходящих внутри Солнца, масса водорода не равна массе получившегося из него гелия.
• Особенно яркий пример: масса протона (≈938 МэВ) в несколько десятков раз больше массы составляющих его кварков (около 11 МэВ).

Таким образом, при физических процессах, которые сопровождаются распадом или синтезом физических структур, не сохраняется сумма масс составляющих (компонентов) системы, но сохраняется общая масса этой (изолированной) системы:

• Масса системы получившихся при аннигиляции фотонов равна массе системы, состоящей из аннигилирующих электрона и позитрона.
• Масса системы, состоящей из дейтрона (с учётом энергии связи), равна массе системы, состоящей из одного протона и одного нейтрона отдельно.
• Масса системы, состоящей из получившегося при термоядерных реакциях гелия, с учётом выделенной энергии, равна массе водорода.

Сказанное означает, что в современной физике закон сохранения массы тесно связан с законом сохранения энергии и выполняется с таким же ограничением — надо учитывать обмен системы энергией с внешней средой.

Дорелятивистская физика знала два фундаментальных закона сохранения, а именно:закон сохранения энергии и закон сохранения массы; оба эти фундаментальных закона считались совершенно независимыми друг от друга. Теория относительности слила их в один^[15].

Более детально

Чтобы более детально пояснить, почему масса в современной физике оказывается неаддитивной^[16] (масса системы не равна — вообще говоря — сумме масс компонент), следует вначале заметить, что под термином масса в современной физике понимается лоренц-инвариантная величина:

m=E2/c4−p2/c2,{\displaystyle m={\sqrt {E^{2}/c^{4}-p^{2}/c^{2}}},}

где E{\displaystyle E} — энергия, p→{\displaystyle {\vec {p}}} — импульс,c{\displaystyle c} — скорость света. И сразу заметим, что это выражение одинаково легко применимо к точечной бесструктурной («элементарной») частице, так и к любой физической системе, причём в последнем случае энергия и импульс системы вычисляются просто суммированием энергий и импульсов компонент системы (энергия и импульс — аддитивны).

• Можно попутно заметить также, что вектор импульса-энергии системы — это 4-вектор, то есть его компоненты преобразуются при переходе к другой системе отсчета в соответствии с преобразованиями Лоренца, поскольку так преобразуются его слагаемые — 4-векторы энергии-импульса составляющих систему частиц. А поскольку масса, определённая выше, есть длина этого вектора в Лоренцевой метрике, то она оказывается инвариантной (лоренц-инвариантной), то есть не зависит от системы отсчёта, в которой её измеряют или рассчитывают.

Кроме того, заметим, что c{\displaystyle c} — универсальная константа, то есть просто число, которое не меняется никогда, поэтому в принципе можно выбрать такую систему единиц измерения, чтобы выполнялось c=1{\displaystyle c=1}, и тогда упомянутая формула будет менее загромождена:

m=E2−p2,{\displaystyle m={\sqrt {E^{2}-p^{2}}},}

как и остальные связанные с нею формулы (и мы ниже будем для краткости использовать именно такую систему единиц).

Рассмотрев уже самый парадоксальный на вид случай нарушения аддитивности массы — случай, когда система нескольких (для простоты ограничимся двумя) безмассовых частиц (например фотонов) может иметь ненулевую массу, легко увидеть механизм, порождающий неаддитивность массы.

Пусть есть два фотона 1 и 2 с противоположными импульсами: p→1=−p→2{\displaystyle {\vec {p}}_{1}=-{\vec {p}}_{2}}. Масса каждого фотона равна нулю, следовательно можно записать:

0=E12−p12,{\displaystyle 0={\sqrt {E_{1}^{2}-p_{1}^{2}}},}

0=E22−p22,{\displaystyle 0={\sqrt {E_{2}^{2}-p_{2}^{2}}},}

то есть энергия каждого фотона равна модулю его импульса. Заметим попутно, что масса равна нулю за счет вычитания под знаком корня ненулевых величин друг из друга.

Рассмотрим теперь систему этих двух фотонов как целое, посчитав её импульс и энергию. Как видим, импульс этой системы равен нулю (импульсы фотонов, сложившись, уничтожились, так как эти фотоны летят в противоположных направлениях)^[17]:

p→=p→1+p→2=0→.{\displaystyle {\vec {p}}={\vec {p}}_{1}+{\vec {p}}_{2}={\vec {0}}.}.

Энергия же нашей физической системы будет просто суммой энергий первого и второго фотона:

E=E1+E2.{\displaystyle E=E_{1}+E_{2}.}

Ну и отсюда масса системы:

m=E2−p2=E2−0=E≠0,{\displaystyle m={\sqrt {E^{2}-p^{2}}}={\sqrt {E^{2}-0}}=E\neq 0,}

(импульсы уничтожились, а энергии сложились — они не могут быть разного знака).

В общем случае всё происходит аналогично этому, наиболее отчётливому и простому примеру. Вообще говоря, частицы, образующие систему, не обязательно должны иметь нулевые массы, достаточно, чтобы массы были малы или хотя бы сравнимы с энергиями или импульсами^[18], и эффект будет большим или заметным. Также видно, что точной аддитивности массы нет практически никогда, за исключением лишь достаточно специальных случаев.

Масса и инертность

Отсутствие аддитивности массы, казалось бы, вносит затруднения. Однако они искупаются не только тем, что определённая так (а не иначе, например, не как энергия деленная на квадрат скорости света) масса оказывается лоренц-инвариантной, удобной и формально красивой величиной, но и имеет физический смысл, точно соответствующий обычному классическому пониманию массы как меры инертности.

А именно для системы отсчёта покоя физической системы (то есть той системы отсчета, в которой импульс физической системы ноль) или систем отсчёта, в которых система покоя медленно (по сравнению со скоростью света) движется, упомянутое выше определение массы

m=E2/c4−p2/c2{\displaystyle m={\sqrt {E^{2}/c^{4}-p^{2}/c^{2}}}}

— полностью соответствует классической ньютоновской массе (входит во второй закон Ньютона).

Это можно конкретно проиллюстрировать, рассмотрев систему, снаружи (для внешних взаимодействий) являющейся обычным твердым телом, а внутри содержащую быстро движущиеся частицы. Например, рассмотрев зеркальный ящик с идеально отражающими стенками, внутри которого — фотоны (электромагнитные волны).

Пусть для простоты и большей четкости эффекта сам ящик (почти) невесом. Тогда, если, как в рассмотренном в параграфе выше примере, суммарный импульс фотонов внутри ящика ноль, то ящик будет в целом неподвижен. При этом он должен под действием внешних сил (например если мы станем его толкать), вести себя как тело с массой, равной суммарной энергии фотонов внутри, деленной на c2{\displaystyle c^{2}}.

Рассмотрим это качественно. Пусть мы толкаем ящик, и он приобрел из-за этого некоторую скорость вправо. Будем для простоты сейчас говорить только об электромагнитных волнах, бегущих строго вправо и влево. Электромагнитная волна, отражающаяся от левой стенки, повысит свою частоту (вследствие эффекта Доплера) и энергию. Волна, отражающаяся от правой стенки, напротив, уменьшит при отражении свои частоту и энергию, однако суммарная энергия увеличится, так как полной компенсации не будет. В итоге тело приобретет кинетическую энергию, равную mv2/2{\displaystyle mv^{2}/2} (если v<<c{\displaystyle v<<c}), что означает, что ящик ведет себя как классическое тело массы m{\displaystyle m}. Тот же результат можно (и даже легче) получить для отражения (отскока) от стенок быстрых релятивистских дискретных частиц (для нерелятивистских тоже, но в этом случае масса просто окажется^[19] суммой масс частиц, находящихся в ящике).

Примечания

1. ↑ Пер. Э. Радлова (см., напр. здесь).
2. ↑ Энциклопедия Кругосвет
3. ↑ Ф. Бэкон, Сочинения, Том 2, Мысль, 1978, стр. 341—342,
4. ↑ Jean Rey, Essais sur la recherche de la cause pour laquelle l’étain et le plomb augmentent de poids quand on les calcine, nouvelle édition revue sur l’exemplaire original et augmentée sur les manuscrits de la Bibliothèque du Roi et des Minimes de Paris, avec des notes, par M. Gobet, Paris, Ruault, 1777, p. 21.
5. ↑ Van Praagh, Gordon. Physical Chemistry, Experimental and Theoretical: An Introductory Text-book. — Cambridge University Press, 1950. — P. 63. — 295 p.
6. ↑ Письмо Жана Рэ
7. ↑ Всемирная история физики, 2007, с. 321—322..
8. ↑ Шубинский В. И. Ломоносов: Всероссийский человек. — М.: Молодая гвардия, 2010. — С. 346-351.. — 471 с. — (Жизнь замечательных людей). — ISBN 978-5-235-03323-8.
9. ↑ Сонин А. С. Несколько эпизодов борьбы с «космополитизмом» в физике. Вестник АН СССР, № 8 (1990), стр. 122—133.
10. ↑ Дмитриев И. С. «Одарован самым счастливым остроумием» (Химические работы М. В. Ломоносова в контексте европейской науки века Просвещения) (неопр.). Дата обращения 19 апреля 2018.
11. ↑ Дорфман Я. Г. Закон сохранения массы при химических реакциях и физические воззрения Ломоносова // Ломоносов М.В. Сборник статей и материалов. — М.-Л.: Издательство АН СССР, 1961. — Т. 5. — С. 182-193.
12. ↑ И. Кант. Метафизические начала естествознания. Соч., том VI, стр. 148.
13. ↑ Лавуазье.
14. ↑ Понятие массы, 1989, с. 519.
15. ↑ 1917 г. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Том 1. стр. 553.
16. ↑ Приближенно аддитивной она, конечно же, может быть — в приближении нерелятивистской механики, однако как только в системе имеются движения со скоростями, сравнимыми со скоростью света, аддитивность массы как правило нарушается вполне заметно или даже сильно.
17. ↑ Выбрав (по условию) именно противоположные (и равные по величине) импульсы, мы получили сразу же и удобное для нас обстоятельство: первоначально выбранная система отсчёта тогда сразу оказывается системой, в котором система покоится (это и значит формально, что её импульс равен нулю; да это и интуитивно так). Поэтому энергия нашей физической системы, которую мы посчитаем, как раз и будет сразу её энергией покоя.
18. ↑ В нашей системе единиц c=1{\displaystyle c=1}, для того, чтобы выразить это условие в других (любых) системах единиц надо не забыть умножать или делить на нужные степени c{\displaystyle c}.
19. ↑ В принципе — конечно, лишь приближенно.

Литература

Законы сохранения — это… Что такое Законы сохранения?

Зако́ны сохране́ния — фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени.

Философские предпосылки к открытию закона были заложены ещё античными философами, а также Декартом и М. В. Ломоносовым.

В письме к Эйлеру Ломоносов формулирует свой «всеобщий естественный закон» (5 июля 1748 года), повторяя его в диссертации «Рассуждение о твердости и жидкости тел» (1760)^[1][2]:

…Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому, так ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте… Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения, ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает[3] М. В. Ломоносов

Некоторые из законов сохранения выполняются всегда и при всех условиях (например, законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, массы, электрического заряда), или, во всяком случае, никогда не наблюдались процессы, противоречащие этим законам. Другие законы являются лишь приближёнными и выполняющимися при определённых условиях (например, закон сохранения чётности выполняется для сильного и электромагнитного взаимодействия, но нарушается в слабом взаимодействии).

Законы сохранения связаны с симметриями физических систем (теорема Нётер). Так, законы сохранения энергии, импульса и момента импульса являются следствиями пространственно-временных симметрий (соответственно: однородности времени, однородности и изотропности пространства). При этом перечисленные свойства пространства и времени в аналитической механике принято понимать как инвариантность лагранжиана относительно изменения начала отсчета времени, переноса начала координат системы и вращения ее координатных осей.

Литература

• Визгин В. П. Развитие взаимосвязи принципов инвариантности с законами сохранения в классической физике. М.: Наука, 1972. 240 с.

См. также

Примечания

1. ↑ Михаил Васильевич Ломоносов. Избранные произведения в 2-х томах. М.: Наука. 1986
2. ↑ Фигуровский Н. А. Очерк общей истории химии. От древнейших времен до начала XIX в. — М.: Наука, 1969
3. ↑ В латинском тексте письма говорится о сохранении движения — в русском переводе речь идет о сохранении силы. В письме М. В. Ломоносов впервые объединяет в одной формулировке законы сохранения материи и движения и называет это «всеобщим естественным законом».

закон сохранения вещества — это… Что такое закон сохранения вещества?



закон сохранения вещества

 

закон сохранения вещества
—
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

• энергетика в целом

EN

• law of conservation of matter

Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.

• закон соответственных состояний
• закон сохранения количества движения

Смотреть что такое «закон сохранения вещества» в других словарях:

• Закон сохранения вещества — Механика сплошных сред Сплошная среда Классическая механика Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса …   Википедия

• ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И МАТЕРИИ — ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И МАТЕРИИ, два тесно связанных между собой н очень близких по содержанию закона, лежащих в основании всего точного естествознания. Эти законы имеют чисто количественный характер и являются законами экспериментальными.… …   Большая медицинская энциклопедия

• ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ — фундаментальный закон нерелятивистской ньютоновской механики, согласно которому масса вещества, поступающего в замкнутую систему, либо накапливается в ней, либо покидает ее, т. е. масса поступающего в систему вещества минус масса выходящего из… …   Экологический словарь

• ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ — важнейший закон химии, установленный в 1748 г. М. В. Ломоносовым, а позже и А. Л. Лавуазье. В соответствии с этим законом общая масса всех веществ, участвующих в хим. реакции, в ее начале равна их массе в конце, какие бы реакции ни происходили.… …   Большая политехническая энциклопедия

• ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ — первый закон термодинамики, в формулировке его первооткрывателей Н. Майера и Г. Гельмгольца гласящий, что при всех изменениях, происходящих в изолированной системе, общая энергия системы остается постоянной. Другая формулировка: при всех… …   Экологический словарь

• Закон сохранения массы —     Механика сплошных сред …   Википедия

• закон — сущ., м., употр. очень часто Морфология: (нет) чего? закона, чему? закону, (вижу) что? закон, чем? законом, о чём? о законе; мн. что? законы, (нет) чего? законов, чему? законам, (вижу) что? законы, чем? законами, о чём? о законах 1. Закон это… …   Толковый словарь Дмитриева

• СОХРАНЕНИЯ МАССЫ ЗАКОН — общая масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна общей массе продуктов реакции. Открытый М. В. Ломоносовым (1748), в общем виде сформулирован А. Лавуазье (1789). Современная формулировка закона сохранения массы: сумма массы вещества… …   Большой Энциклопедический словарь

• Закон Авогадро — одно из важных основных положений химии, гласящее, что «в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул». Было сформулировано ещё в 1811 году Амедео Авогадро (1776 1856),… …   Википедия

• Закон постоянства состава — (Ж.Л. Пруст, 1801 1808гг.) любое определенное химически чистое соединение независимо от способа его получения состоит из одних и тех же химических элементов, причем отношения их масс постоянны, а относительные числа их атомов выражаются целыми… …   Википедия

Закон сохранения энергии и вещества

    Аналитический метод построения математической модели состоит в аналитическом описании объекта управления системой уравнений, полученных в результате теоретического анализа физико-химических явлений ка основе законов сохранения энергии и вещества, В этом случав математическая модель содержит уравнения материального и энергетического (теплового) балансов, термодинамического равновесия системы и скоростей протекания отдельных процессов, например, химических превращений, массопередачи, теплопередачи и т,д. [c.12]
    В основу любого техно-химического расчета положены два основных закона природы 3 а к о и сохранения веса (массы) вещества и закон сохранения энергии. На первом из этих законов базируется всякий материальный, на втором — всякий энергетический, (В том числе и тепловой баланс. [c.3]

    Соотношение между количеством поглощенной энергии и количеством прореагировавшего вещества выражается законом фотохимической эквивалентности, который был выведен (1912) термодинамическим путем Эйнштейном и является по существу выражением закона сохранения энергии применительно к рассматриваемым процессам. По этому закону каждая молекула, реагирующая под действием света, поглощает один квант радиации, вызывающий реакцию. Следовательно, количество энергии Е, поглощаемое одним молем, можно выразить уравнением [c.501]

    В веществе всегда есть небольшое число возбужденных молекул с энергией При встрече такой молекулы с квантом вероятен процесс обмена энергией, при котором молекула переходит в невозбужденное состояние с энергией Е а энергия кванта возрастает на величину = Еп — Ещ (сверхупругое рассеяние). Согласно закону сохранения энергии [c.146]

    Внутренняя энергия системы. Закон сохранения энергии. Любая система состоит из материальных частиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. Движение и материя взаимосвязаны. Нет материи без движения и движения без материи. Количественной характеристикой движения является их энергия. В соответствии с формой движения частиц в системе различают поступательную и вращательную энергию молекул, колебательную энергию атомов и групп атомов в молекуле, энергию движения электронов (энергия оптических уровней), внутриядерную и другие виды энергии. Совокупность всех видов энергии частиц в системе называется внутренней энергией системы. Внутренняя энергия является частью полной энергии системы. В величину полной энергии входят внутренняя, кинетическая и потенциальная энергии системы в целом. Внутренняя энергия системы зависит от природы вещества, его массы и от параметров состояния системы. С увеличением массы системы пропорционально ей возрастает и внутренняя энергия, так как она является экстенсивным свойством системы. [c.185]

    Каждое химическое уравнение символизирует собой закон сохранения массы и, в частности, сохранения массы отдельных элементов при химических реакциях. Таким образом, левая часть уравнения выражает массу (в том числе массу отдельных элементов) системы, состоящей из химических веществ, до начала реакции, а правая — массу системы после реакции, Эти массы, как нам известно, равны. Однако также известно, что при всех процессах, происходящих в замкнутых системах, в том числе и при химических реакциях, сохраняется не только масса системы, но и ее энергия. Таким образом, химическое уравнение должно символизировать собой также и закон сохранения энергии нри химических реакциях. [c.76]

    Энергетический баланс. Этот баланс составляют на основе закона сохранения энергии, согласно которому количество энергии, введенной в процесс, равно количеству выделившейся энергии, т. е. приход энергии равен ее расходу. Проведение химико-технологических процессов обычно связано с затратой различных видов энергии — механической, электрической и др. Эти процессы часто сопровождаются изменением энтальпии системы, в частности, вследствие изменения агрегатного состояния веществ (испарения, конденсации, плавления и т. д.). В химических процессах очень большое значение может иметь тепловой эффект протекающих реакций. [c.16]

    Практически это означает, что, если в ходе реакции энергия выделяется или поглощается, то запас энергии в продуктах реакции по сравнению с запасом ее в исходных веществах будет меньше или больше, соответственно. Запас энергии вещества в химии принято называть теплосодержанием, а выделяющуюся или поглощающуюся энергию — теплом. Благодаря закону сохранения энергии существует целая наука, изучающая вместе с другими явлениями тепловые эффекты химических реакций, называемая химической термодинамикой. В производстве на основе данного закона ведутся тепловые балансы. [c.19]

    Соотношение между количеством поглощенной энергии и количеством прореагировавшего вещества впервые было установлено К. А. Тимирязевым, доказавшим, что эти количества строго подчиняются закону сохранения энергии. Позже А. Эйнштейн вывел формулу, являющуюся математическим выражением закона фотохимической эквивалентности, согласно которому каждая молекула, реагирующая под действием света, поглощает только один квант световой энергии. Следовательно, в любой элементарной реакции может принимать участие только один квант света, т.е. число прореагировавших молекул должно равняться числу поглощенных квантов. [c.48]

    Открытие закона сохранения массы вещества и энергии. [c.15]

    Для формирования химии как науки исключительно важное значение имело открытие закона сохранения массы вещества и энергии (движения). [c.15]

    В основе ядерных реакций, как и химических процессов, лежит закон сохранения массы вещества и энергии. [c.71]

    Открытие закона сохранения массы вещества и энергии Работы М. В. Ломон

закон сохранения вещества — это… Что такое закон сохранения вещества?



закон сохранения вещества

1. law of conservation of matter

 

закон сохранения вещества
—
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

• энергетика в целом

EN

• law of conservation of matter

Русско-английский словарь нормативно-технической терминологии. academic.ru. 2015.

• закон соответственных состояний
• закон сохранения количества движения

Смотреть что такое «закон сохранения вещества» в других словарях:

• закон сохранения вещества — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN law of conservation of matter …   Справочник технического переводчика

• Закон сохранения вещества — Механика сплошных сред Сплошная среда Классическая механика Закон сохранения массы · Закон сохранения импульса …   Википедия

• ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И МАТЕРИИ — ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И МАТЕРИИ, два тесно связанных между собой н очень близких по содержанию закона, лежащих в основании всего точного естествознания. Эти законы имеют чисто количественный характер и являются законами экспериментальными.… …   Большая медицинская энциклопедия

• ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ — фундаментальный закон нерелятивистской ньютоновской механики, согласно которому масса вещества, поступающего в замкнутую систему, либо накапливается в ней, либо покидает ее, т. е. масса поступающего в систему вещества минус масса выходящего из… …   Экологический словарь

• ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ — важнейший закон химии, установленный в 1748 г. М. В. Ломоносовым, а позже и А. Л. Лавуазье. В соответствии с этим законом общая масса всех веществ, участвующих в хим. реакции, в ее начале равна их массе в конце, какие бы реакции ни происходили.… …   Большая политехническая энциклопедия

• ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ — первый закон термодинамики, в формулировке его первооткрывателей Н. Майера и Г. Гельмгольца гласящий, что при всех изменениях, происходящих в изолированной системе, общая энергия системы остается постоянной. Другая формулировка: при всех… …   Экологический словарь

• Закон сохранения массы —     Механика сплошных сред …   Википедия

• закон — сущ., м., употр. очень часто Морфология: (нет) чего? закона, чему? закону, (вижу) что? закон, чем? законом, о чём? о законе; мн. что? законы, (нет) чего? законов, чему? законам, (вижу) что? законы, чем? законами, о чём? о законах 1. Закон это… …   Толковый словарь Дмитриева

• СОХРАНЕНИЯ МАССЫ ЗАКОН — общая масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна общей массе продуктов реакции. Открытый М. В. Ломоносовым (1748), в общем виде сформулирован А. Лавуазье (1789). Современная формулировка закона сохранения массы: сумма массы вещества… …   Большой Энциклопедический словарь

• Закон Авогадро — одно из важных основных положений химии, гласящее, что «в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул». Было сформулировано ещё в 1811 году Амедео Авогадро (1776 1856),… …   Википедия

• Закон постоянства состава — (Ж.Л. Пруст, 1801 1808гг.) любое определенное химически чистое соединение независимо от способа его получения состоит из одних и тех же химических элементов, причем отношения их масс постоянны, а относительные числа их атомов выражаются целыми… …   Википедия