กฎทรงมวล
 |
| บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของ |
| กลศาสตร์ภาวะต่อเนื่อง |
|---|
ใน ฟิสิกส์และเคมี กฎทรงมวล (law of conservation of mass) หรือ หลักการทรงมวล (principle of mass conservation) ระบุว่า สำหรับระบบใด ๆ ที่ปิดการถ่ายเทสืบเนื่องของสสารทั้งเข้าและออก มวลของระบบนั้นจะต้องคงที่ตลอดเวลา[1]
กฎนี้หมายความว่า มวลไม่สามารถถูกสร้างขึ้นใหม่หรือทำลายให้สูญหายได้ แม้ว่าจะสามารถถูกจัดเรียงใหม่ในปริภูมิ หรือสารที่เกี่ยวข้องอาจเปลี่ยนรูปไปก็ตาม ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาเคมี มวลของสารประกอบก่อนเกิดปฏิกิริยาจะเท่ากับมวลของสารประกอบหลังเกิดปฏิกิริยา ดังนั้น ในระหว่างปฏิกิริยาเคมีใด ๆ และกระบวนการอุณหพลศาสตร์พลังงานต่ำในระบบโดดเดี่ยว มวลรวมของสารตั้งต้นหรือวัสดุเริ่มต้นจึงต้องเท่ากับมวลของผลิตภัณฑ์ แนวคิดเรื่องการอนุรักษ์มวลถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในหลายสาขา เช่น เคมี กลศาสตร์ และพลศาสตร์ของไหล ในทางประวัติศาสตร์ การอนุรักษ์มวลในปฏิกิริยาเคมีได้รับการสาธิตครั้งแรกโดย ฌอง เรย์ (ในปี ค.ศ. 1630)[2][3] และได้รับการยืนยันขั้นสุดท้ายโดย อ็องตวน ลาวัวซีเย ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 การบัญญัติกฎนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งยวดต่อความก้าวหน้าจากการเล่นแร่แปรธาตุไปสู่วิทยาศาสตร์ธรรมชาติสมัยใหม่ของเคมี
โดยทั่วไปแล้ว มวลไม่ได้ถูกอนุรักษ์ไว้เสมอไป การอนุรักษ์มวลเป็นกฎที่ใช้ได้เฉพาะในขีดจำกัดแบบฉบับ (classical limit) เท่านั้น ตัวอย่างเช่น การซ้อนทับกันของฟังก์ชันคลื่นของอิเล็กตรอนและโพซิตรอน ซึ่งอนุภาคที่ทำปฏิกิริยากันอยู่เกือบจะหยุดนิ่ง จะเกิดการประจัญหน้าและทำลายล้างซึ่งกันและกัน (annihilate) ผ่านอันตรกิริยาแม่เหล็กไฟฟ้า กระบวนการนี้สร้างโฟตอนสองตัวขึ้นมา และเป็นกลไกที่ใช้ในการสแกนแบบ PET
นอกจากนี้ โดยทั่วไปมวลก็ไม่ได้ถูกอนุรักษ์ไว้ในระบบเปิดเช่นกัน กรณีดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่ออนุญาตให้พลังงานหรือสสารใด ๆ เข้ามาในระบบหรือเล็ดลอดออกไปได้ อย่างไรก็ตาม เว้นแต่จะเกี่ยวข้องกับการสลายกัมมันตรังสีหรือปฏิกิริยานิวเคลียร์ ปริมาณพลังงานที่เข้ามาหรือเล็ดลอดออกจากระบบดังกล่าว (ในรูปของความร้อน, งานเชิงกล หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) มักจะมีค่าน้อยเกินกว่าที่จะวัดได้ว่าเป็นความเปลี่ยนแปลงในมวลของระบบ
สำหรับระบบที่มีสนามโน้มถ่วงขนาดใหญ่ จำเป็นต้องนำทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมาพิจารณาด้วย ดังนั้น การอนุรักษ์มวล–พลังงานจึงกลายเป็นแนวคิดที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งขึ้นอยู่กับคำนิยามที่แตกต่างกัน และทั้งมวลรวมถึงพลังงานก็ไม่ได้ถูกอนุรักษ์ไว้อย่างเคร่งครัดและเรียบง่ายเหมือนกรณีในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
อ้างอิง
[แก้]- ↑ John Olmsted; Gregory M. Williams (1997). Chemistry: The Molecular Science (พิมพ์ครั้งที่ illustrated). Jones & Bartlett Learning. น. 69. ISBN 978-0-8151-8450-8. Extract of page 69
- ↑ 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 เก็บถาวร 2016-08-28 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน, par M. Gobet, Paris, Ruault, 1777, p. 21.
- ↑ Lavoisier's Method