物质守恒定律

本文解释了什么是物质守恒定律及其含义。你会找到物质守恒定律的陈述、定律的例子、谁是第一个建立物质守恒定律的人以及它的用途。

什么是物质守恒定律?

物质守恒定律指出,化学反应的反应物的质量等于它们所获得的质量。产品。

物质守恒定律也称为质量守恒定律罗蒙诺索夫-拉瓦锡定律

因此,物质守恒定律意味着质量不能被创造或毁灭,但可以被转化。例如,两个不同的分子A和B可以发生化学反应,变成分子C和D,但反应物A和B的质量之和将等于产物C加D的总质量。

因此,物质守恒定律类似于能量守恒定律,能量既不会被创造也不会被破坏,只会被转化。

物质守恒定律的例子

考虑到物质守恒定律的定义,下面给出了该科学定律的几个例子。

燃烧反应

燃烧反应是放热化学反应,其中通常由碳和氢组成的材料与氧反应形成二氧化碳和水。

以丙烷燃烧反应为例:

C_3H_8+5O_2 \ \longrightarrow \ 3CO_2+4H_2O

正如您所看到的,在此示例中遵守物质守恒定律,因为反应物和产物中碳 (C)、氢 (H) 和氧 (O) 的分子数相同。这意味着化学反应中反应物的质量等于产物的质量。

氧化反应

氧化反应是氧气介入而获得新物质的化学反应。

例如,铝的氧化反应为:

4Al+3O_2 \ \longrightarrow \ 2Al_2O_3

反应物中有 4 个铝原子和 6 个氧原子 (3×2=6),产物中有 2 个 Al 2 O 3分子,这意味着有 4 个铝原子 (2×2 =4) 和6 个氧原子 (2 × 3 = 6)。因此,反应物和反应产物中存在相同的物质,从而验证了物质守恒定律。

氢氟酸

氢氟酸的化学反应对于证明物质守恒定律非常有用。在此反应中,氟与氢结合形成氢氟酸:

F_2+H_2\ \longrightarrow \ 2HF

正如您所看到的,在反应物中我们有两个氟 (F) 原子和两个氢 (H) 原子,在产物中我们有两个 HF 分子。因此,由于反应物和产物中含有相同数量的 F 和 H 原子,因此遵守了物质守恒定律。

谁发现了物质守恒定律?

在本节中,我们将回顾物质守恒定律的历史,因为它不是由单个科学家创造的,而是由几个人多年来发现的。

公元前6世纪,就已经存在物质守恒定律的概念,因为人们相信宇宙及其组成部分(例如物质)既不能被创造,也不能被毁灭。事实上,古希腊人相信“无物是从无中产生”,也就是说,所有物质如果以前不存在的话,也可以存在。然而,该定律无法得到科学证明。

这个问题一直持续到 17 世纪,当时化学家罗伯特·博伊尔研究了燃烧反应并观察到了质量的不平衡。科学家称量了各种氧化反应得到的反应物和产物,但产物比反应物重。这意味着能量守恒定律是错误的。

但安托万·拉瓦锡 (Antoine Lavoisier) 后来在 17 世纪证明,物质之所以会增加质量,是因为空气也参与了反应。因此,如果我们考虑空气的质量,则物质守恒,因为化学反应前后的质量相同。

值得注意的是,在同一世纪,但在拉瓦锡之前,俄罗斯人米哈伊尔·罗蒙诺索夫是第一个提出物质守恒定律的人,但反驳波义耳思想并普及该定律的是拉瓦锡。这就是为什么该规则也被称为罗蒙诺索夫-拉瓦锡定律。

物质守恒定律的更多应用

正如您在整篇文章中所证实的那样,物质守恒定律主要用于化学中研究反应。然而,它还有其他科学应用。

物质守恒定律用于流体动力学,因为如果物体的质量不随时间变化,这意味着体积控制入口处的质量流量必须与出口处的质量流量相同。换句话说,学习系统中没有质量的积累。

\dot{m}_{input}=\dot{m}_{output}

必须考虑到物质守恒定律对于产生能量有一个非常有用的例外。在核反应中,反应物和产物之间存在质量差异,因此不遵守物质守恒定律。积极的一面是,这种质量的不平衡有助于将物质转化为能量。

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