編輯詞條物質(zhì)不滅定律是自然界的基本定律之一,指在任何與周圍隔絕的物質(zhì)系統(tǒng)(孤立系統(tǒng))中,不論發(fā)生何種變化或過程,其總質(zhì)量保持不變,又稱“
質(zhì)量守恒定律”。
物質(zhì)不滅定律包括物理變化質(zhì)量守恒、化學(xué)反應(yīng)質(zhì)量守恒和
核反應(yīng)的質(zhì)量守恒。
目
錄
1
質(zhì)量守恒定律簡解2
質(zhì)量守恒定律發(fā)現(xiàn)簡史3
質(zhì)量守恒定律的發(fā)展1質(zhì)量守恒定律簡解
編輯自然界的基本定律之一。在任何與周圍隔絕的物質(zhì)系統(tǒng)(孤立系統(tǒng))中,不論發(fā)生何種變化或過程,其總質(zhì)量保持不變。18世紀(jì)時法國化學(xué)家
拉瓦錫從實驗上推翻了燃素說之后,這一定律始得公認(rèn)。20世紀(jì)初以來,發(fā)現(xiàn)高速運動物體的質(zhì)量隨其運動速度而變化,又發(fā)現(xiàn)實物和場可以互相轉(zhuǎn)化,因而應(yīng)按
質(zhì)能關(guān)系考慮場的質(zhì)量。質(zhì)量概念的發(fā)展使質(zhì)量守恒原理也有了新的發(fā)展,質(zhì)量守恒和能量守恒兩條定律通過質(zhì)能關(guān)系合并為一條守恒定律,即質(zhì)量和
能量守恒定律。
質(zhì)量守恒定律在19世紀(jì)末作了最后一次檢驗,那時候的精密測量技術(shù)已經(jīng)高度發(fā)達(dá)。結(jié)果表明,在任何化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量都不會發(fā)生變化(哪怕是最微小的)。例如,把糖溶解在水里,則溶液的質(zhì)量將嚴(yán)格地等于糖的質(zhì)量和水的質(zhì)量之和。實驗證明,物體的質(zhì)量具有不變性。不論如何分割或溶解,質(zhì)量始終不變。在任何化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量也保持不變。燃燒前炭的質(zhì)量與燃燒時空氣中消耗的氧的質(zhì)量之和準(zhǔn)確地等于燃燒后所生成物質(zhì)的質(zhì)量。
2質(zhì)量守恒定律發(fā)現(xiàn)簡史
編輯1756年俄國化學(xué)家羅蒙諾索夫把錫放在密閉的容器里煅燒,錫發(fā)生變化,生成白色的
氧化錫,但容器和容器里的物質(zhì)的總質(zhì)量,在煅燒前后并沒有發(fā)生變化。經(jīng)過反復(fù)的實驗,都得到同樣的結(jié)果,于是他認(rèn)為在化學(xué)變化中物質(zhì)的質(zhì)量是守恒的。但這一發(fā)現(xiàn)當(dāng)時沒有引起科學(xué)家的注意,直到1777年法國的拉瓦錫做了同樣的實驗,也得到同樣的結(jié)論,這一定律才獲得公認(rèn)。但要確切證明或否定這一結(jié)論,都需要極精確的實驗結(jié)果,而拉瓦錫時代的工具和技術(shù)(小于0.2%的質(zhì)量變化就覺察不出來)不能滿足嚴(yán)格的要求。因為這是一個最基本的問題,所以不斷有人改進(jìn)實驗技術(shù)以求解決。1908年德國化學(xué)家朗道耳特(Landolt)及1912年英國化學(xué)家曼萊(Manley)做了精確度極高的實驗,所用的容器和
反應(yīng)物質(zhì)量為1 000 g左右,反應(yīng)前后質(zhì)量之差小于0.000 1 g,質(zhì)量的變化小于一千萬分之一。這個差別在
實驗誤差范圍之內(nèi),因此科學(xué)家一致承認(rèn)了這一定律。
3質(zhì)量守恒定律的發(fā)展
編輯自從愛因斯坦(Einstein)提出狹義相對論和質(zhì)能關(guān)系公式(E=mc2)以后,說明物質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank" >輻射能,輻射能可以轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)。這個結(jié)論對質(zhì)量守恒定律在化學(xué)中的應(yīng)用有何影響呢?實驗結(jié)果證明1 000 g
硝化甘油爆炸之后,放出的能量為8.0×106 J。根據(jù)質(zhì)能關(guān)系公式計算,產(chǎn)生這些能量的質(zhì)量是8.9×10-8 g,與原來1 000 g相比,差別小到不能用現(xiàn)在實驗技術(shù)所能測定。從實用觀點來看,可以說在化學(xué)反應(yīng)中,質(zhì)量守恒定律是完全正確的。
20世紀(jì)以來,人們發(fā)現(xiàn)原子核裂變所產(chǎn)生的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過最劇烈的化學(xué)反應(yīng)。1 000 g 235U裂變的結(jié)果,放出的能量為8.23×1016 J,與產(chǎn)生這些輻射能相等的質(zhì)量為0.914 g,和原來1 000 g相比,質(zhì)量變化已達(dá)到千分之一。于是人們對質(zhì)量守恒定律就有了新的認(rèn)識。在20世紀(jì)以前,科學(xué)家承認(rèn)兩個獨立的基本定律:質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律?,F(xiàn)在科學(xué)家則將這兩個定律合而為一,稱它為
質(zhì)能守恒定律。
1756年俄國M.V.羅蒙諾索夫首先測定化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的重量關(guān)系,將錫放在密閉容器中燃燒,反應(yīng)前后重量沒有變化,由此得出結(jié)論:“參加反應(yīng)的全部物質(zhì)的重量,常等于全部反應(yīng)產(chǎn)物的重量。”1774年法國A.-L.拉瓦錫重復(fù)類似的實驗,并得出同樣的結(jié)論。
由于羅蒙諾索夫和拉瓦錫時代所用的天平不夠精密,所以后來又有不少科學(xué)家用更精確的方法證明這一定律。例如19世紀(jì)中葉,比利時分析化學(xué)家J.-S.斯塔用銀和碘制備
碘化銀,所得碘化銀的質(zhì)量與碘和銀的總質(zhì)量只相差0.002%。19世紀(jì)末,H.H.蘭多爾特用很精密的天平再一次證明這一定律的正確性。
20世紀(jì),A.愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了狹義相對論,他指出,物質(zhì)的質(zhì)量和它的能量成正比,可用以下公式表示:E=mc2式中E為能量;m為質(zhì)量;c為光速。以上公式說明物質(zhì)可以轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽椛淠芤部梢赞D(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)。這一現(xiàn)象并不意味著物質(zhì)會被消滅,而是物質(zhì)的靜質(zhì)量轉(zhuǎn)變成另外一種運動形式。所以20世紀(jì)以后,這一定律已經(jīng)發(fā)展成為質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律,合稱質(zhì)能守恒定律。