قانون حفظ الكتلة
من ويكيبيديا، الموسوعة encyclopedia
ينص قانون حفظ المادة أو قانون حفظ الكتلة أو قانون بقاء المادة أو يعرف باسم قانون (لافوازييه-لومونوسوف) على ما يلي: عند حدوث أي تفاعل كيميائي فإن كتل المواد المتفاعلة تساوي كتل المواد الناتجة عن التفاعل، وأي كتلة في نظام مغلق تبقى ثابتة مهما حدث داخل النظام.
يشير القانون إلى أن الكتلة لا يمكن خلقها أو تدميرها، على الرغم من إمكانية إعادة ترتيبها، أو تغيير شكل الكيانات المرتبطة بها. على سبيل المثال، في التفاعلات الكيميائية، كتلة المكونات الكيميائية قبل التفاعل تساوي كتلة المكونات بعد التفاعل. وبالتالي، أثناء أي تفاعل كيميائي وعمليات ديناميكية حرارية منخفضة الطاقة في نظام معزول، يجب أن تكون الكتلة الإجمالية للمواد المتفاعلة، أو المواد الأولية، مساوية لكتلة النواتج.
نظراً للجدل الدائم حول مصطلحي الكتلة والمادة فإن قانون بقاء الكتلة يبقى صحيحاً فقط للتقريب في الفيزياء الكلاسيكية بينما لا يمكن الاعتماد عليه في النسبية وفيزياء الكم في حين يظل قانونا بقاء الطاقة والزخم صحيحين.
يُستخدم مفهوم حفظ الكتلة على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل الكيمياء والميكانيكا وديناميكا الموائع. تاريخيًا، أثبت ميخائيل لومونوسوف قانون حفظ الكتلة في التفاعلات الكيميائية بشكل مستقل ثم أعاد أنطوان لافوازييه اكتشافه لاحقًا في أواخر القرن الثامن عشر. كان لصياغة هذا القانون أهمية حاسمة في تقدم الخيمياء والعلوم الكيميائية الطبيعية الحديثة.
يُعتبر قانون حفظ الكتلة صحيحًا بشكل تقريبي وهو جزء من سلسلة من افتراضات نابعة من الميكانيكا الكلاسيكية. يجب تعديل القانون ليتوافق مع قوانين ميكانيكا الكم والنسبية الخاصة بموجب مبدأ تكافؤ الكتلة والطاقة، الذي ينص على أن الطاقة والكتلة تشكلان كمية واحدة محفوظة. بالنسبة للأنظمة ذات الطاقة العالية للغاية، لا ينطبق قانون حفظ الكتلة لوحده، كما هو الحال في التفاعلات النووية وإفناء الجسيمات للجسيمات المضادة في فيزياء الجسيمات.
بالإضافة لذلك، الكتلة غير محفوظة بشكل عام في الأنظمة المفتوحة. كما هو الحال عند السماح بخروج أو دخول أشكال مختلفة من المادة والطاقة من أو إلى النظام. مع ذلك، ما لم يكن هناك نشاط إشعاعي أو تفاعلات نووية، تكون كمية الطاقة التي تخرج (أو تدخل) من هذه الأنظمة، مثل الحرارة أو الشغل الميكانيكي أو الإشعاع الكهرومغناطيسي، صغيرة جدًا إذ لا يمكن قياسها على أنها انخفاض (أو زيادة) في كتلة النظام.
بالنسبة للأنظمة المُحاطة بحقول جاذبية كبيرة، يجب أن تُؤخذ النسبية العامة بعين الاعتبار، إذ يصبح حفظ الطاقة والكتلة مفهومًا أكثر تعقيدًا، يخضع لتعريفات مختلفة، ولا ينطبق حفظ الكتلة أو الطاقة بشكل صارم وبسيط كما هو الحال في النسبية الخاصة.