质量守恒定律,自然界的基本定律之一。在任何与周围隔绝的物质系统(孤立系统)中,不论发生何种变化或过程,其总质量保持不变。 18世纪时法国化学家拉瓦锡从实验上推翻了燃素说之后,这一定律始得公认。 20世纪初以来,发现高速运动物体的质量随其运动速度而变化,又发现实物和场可以互相转化,因而应按质能关系考虑场的质量。质量概念的发展使质量守恒原理也有了新的发展,质量守恒和能量守恒两条定律通过质能关系合并为一条守恒定律,即质量和能量守恒定律。
自从爱因斯坦提出狭义相对论和质能关系公式 (E=mc2)以后,说明物质可以转变为辐射能,辐射能可以转变为物质。这个结论对质量守恒定律在化学中的应用有何影响呢 ?实验结果证明 1000g硝化甘油爆炸之后,放出的能量为 8.0×106J。根据质能关系公式计算,产生这些能量的质量是 8.9×10-8 g,与原来 1000g相比,差别小到不能用现在实验技术所能测定。从实用观点来看,可以说在化学反应中,质量守恒定律是完全正确的。
20世纪以来,人们发现原子核裂变所产生的能量远远超过最剧烈的化学反应。 1000 g 235U裂变的结果,放出的能量为 8.23×1016J,与产生这些辐射能相等的质量为 0.914g,和原来 1000 g相比,质量变化已达到千分之一。于是人们对质量守恒定律就有了新的认识。在 20世纪以前,科学家承认两个独立的基本定律:质量守恒定律和能量守恒定律。现在科学家则将这两个定律合而为一,称它为质能守恒定律。
1756年俄国罗蒙诺索夫首先测定化学反应中物质的重量关系,将锡放在密闭容器中燃烧,反应前后重量没有变化,由此得出结论:“参加反应的全部物质的重量,常等于全部反应产物的重量。 ”1774年法国拉瓦锡重复类似的实验,并得出同样的结论。(www.xing528.com)
由于罗蒙诺索夫和拉瓦锡时代所用的天平不够精密,所以后来又有不少科学家用更精确的方法证明这一定律。例如 19世纪中叶,比利时分析化学家斯塔用银和碘制备碘化银,所得碘化银的质量与碘和银的总质量只相差 0.002%。 19世纪末,兰多尔特用很精密的天平再一次证明这一定律的正确性。
拉瓦锡雕像
20世纪,爱因斯坦发现了狭义相对论,他指出,物质的质量和它的能量成正比,可用以下公式表示: E=mc2式中 E为能量; m为质量; c为光速。以上公式说明物质可以转变为辐射能,辐射能也可以转变为物质。这一现象并不意味着物质会被消灭,而是物质的静质量转变成另外一种运动形式。所以 20世纪以后,这一定律已经发展成为质量守恒定律和能量守恒定律,合称质能守恒定律。
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