ความแตกต่างที่สำคัญ – กฎการอนุรักษ์สสารกับพลังงาน
กฎการอนุรักษ์สสารและกฎการอนุรักษ์พลังงานเป็นกฎสองข้อในวิชาเคมีที่ใช้อธิบายคุณสมบัติของระบบเทอร์โมไดนามิกแบบแยกเดี่ยวและปิด กฎหมายเหล่านี้ระบุว่าสสารหรือพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่สามารถเปลี่ยนเป็นรูปแบบอื่นหรือจัดเรียงใหม่ได้ ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างกฎการอนุรักษ์สสารและพลังงานคือ กฎการอนุรักษ์สสารระบุว่ามวลรวมในระบบปิดที่ไม่อนุญาตให้สสารหรือพลังงานหนีออกมาควรเป็นค่าคงที่ ในขณะที่กฎการอนุรักษ์พลังงานระบุว่าพลังงานไม่สามารถทำได้ ถูกสร้างหรือทำลาย แต่อาจเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งได้
กฎการอนุรักษ์สสารคืออะไร
กฎการอนุรักษ์สสารเป็นหลักการที่อธิบายว่ามวลรวมในระบบปิดซึ่งไม่ยอมให้สสารหรือพลังงานหนีออกมาควรเป็นค่าคงที่ ดังนั้นปริมาณของมวลภายในระบบนั้นจึงถูกอนุรักษ์ไว้ ระบบที่ไม่อนุญาตให้พลังงานหรือสสารผ่านขอบเขตนั้นเรียกว่าระบบที่แยกทางเทอร์โมไดนามิก
รูปที่ 1: การเปรียบเทียบระหว่างระบบเทอร์โมไดนามิกแบบแยก, ปิด และเปิด
กฎหมายฉบับนี้ยังระบุด้วยว่ามวลไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ มันสามารถจัดเรียงใหม่หรือเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น การจัดเรียงใหม่หรือการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมี ดังนั้นมวลรวมของสารตั้งต้นจึงเท่ากับมวลรวมของผลิตภัณฑ์ในปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในระบบเทอร์โมไดนามิกแบบปิดปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในระบบปิดนี้สามารถ
- ปฏิกิริยานิวเคลียร์
- กัมมันตภาพรังสี
- ปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ
กฎการอนุรักษ์พลังงานคืออะไร
กฎการอนุรักษ์พลังงานเป็นกฎทางกายภาพที่ระบุว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่อาจเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง กฎข้อนี้ระบุว่าพลังงานทั้งหมดภายในระบบปิดและแยกเดี่ยวยังคงที่ ดังนั้นพลังงานจะถูกอนุรักษ์ไว้ภายในระบบ
รูปที่ 2: แสงแดดสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานรูปแบบต่างๆ ได้ แต่ไม่สามารถถูกทำลายได้
ตัวอย่างเช่น พลังงานศักย์ของระบบสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ได้ แต่ไม่สามารถทำลายได้ แนวคิดนี้สามารถกำหนดได้ในกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์สำหรับระบบเทอร์โมไดนามิกแบบปิด ได้ดังนี้
δQ=dU + δW
โดยที่ δQ คือปริมาณพลังงานที่เติมลงในระบบ δW คืองานที่สูญเสียไปจากระบบเนื่องจากงานทางอุณหพลศาสตร์ที่ดำเนินการโดยระบบ และ dU คือการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในของระบบ สิ่งนี้อธิบายว่าพลังงานถูกแปลงเป็นรูปแบบต่างๆ แต่ไม่ได้สร้างหรือถูกทำลาย
ความสัมพันธ์ระหว่างกฎการอนุรักษ์สสารกับพลังงานคืออะไร
มวลสามารถแปลงเป็นพลังงานได้และในทางกลับกัน นี่เป็นวิธีการอนุรักษ์พลังงานมวลรวมที่เกิดขึ้นจริง สิ่งนี้ถูกเสนอครั้งแรกโดย Henri Poincaré และ Albert Einstein เป็นแนวคิดที่เรียกว่า "สัมพัทธภาพพิเศษ" หาความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับพลังงานได้ดังนี้
E=mc2
โดยที่ E คือพลังงาน m คือมวล และ c คือความเร็วแสง อย่างไรก็ตาม ในกลศาสตร์คลาสสิก กฎทั้งสองนี้ถือเป็นกฎที่แยกจากกัน
กฎการอนุรักษ์สสารและพลังงานต่างกันอย่างไร
กฎการอนุรักษ์สสารกับพลังงาน |
|
| กฎการอนุรักษ์สสารเป็นหลักการที่อธิบายว่ามวลรวมควรเป็นค่าคงที่ในระบบปิดที่ไม่อนุญาตให้สสารหรือพลังงานหลบหนี | กฎการอนุรักษ์พลังงานเป็นกฎทางกายภาพที่ระบุว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่อาจเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งได้ |
| อนุรักษ์ | |
| มวลรวมในระบบเทอร์โมไดนามิกแบบปิดที่แยกออกมาได้รับการอนุรักษ์ | พลังงานทั้งหมดในระบบเทอร์โมไดนามิกแบบปิดที่แยกออกมาได้รับการอนุรักษ์ |
สรุป – กฎการอนุรักษ์สสารกับพลังงาน
กฎการอนุรักษ์สสารและพลังงานถือเป็นกฎสองข้อที่แยกจากกันในกลศาสตร์คลาสสิกแต่ภายหลังพบว่ามีความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นระหว่างกฎหมายทั้งสอง กฎการอนุรักษ์สสารระบุว่ามวลรวมควรเป็นค่าคงที่ภายในระบบปิดที่ไม่ยอมให้สสารหรือพลังงานหลบหนี ขณะที่กฎการอนุรักษ์พลังงานระบุว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่อาจเปลี่ยนจากรูปแบบเดียว ไปอีก นี่คือข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างกฎการอนุรักษ์สสารและพลังงาน