Masa y Energía

¿La masa de leña quemada sería igual a la masa de leña antes de quemarse?

Entonces, ¿de dónde viene ese calor?

Según la ecuación de Einstein, mi = metro C 2 ¿No debería haber alguna masa saliendo de la Tierra que contradiga la ley de conservación de la masa?

Cuando dices "masa de leña quemada", ¿cuenta la masa del humo que se fue? ¿O te refieres solo a la masa de las cenizas?
masa de humo también... me refiero a todos los subproductos.

Respuestas (5)

¿La masa de leña quemada sería igual a la masa de leña antes de quemarse?

No obtendrá una buena respuesta simplemente mirando la "leña quemada". La combustión usa oxígeno del aire y crea dióxido de carbono y muchos materiales volatilizados que se dispersarán en el aire. Pero podemos imaginar la combustión en una caja que está sellada para retener cualquier material (como humo y gases), pero que permite que la energía (quizás en forma de calor y luz) salga. Si se hace con una precisión muy alta, se encontraría una pequeña diferencia en la masa medida. La diferencia sería igual a la energía liberada durante la combustión.

Un valor generoso para la cantidad de energía liberada debido a la combustión sería 20 METRO j / k gramo . Si tuviéramos que quemar un 1 k gramo log en presencia de suficiente oxígeno, entonces el déficit de masa sería del orden de

metro = mi C 2
metro = 2 × 10 7 j 9.0 × 10 dieciséis metro 2 s 2
metro = 2.2 × 10 − 10 k gramo
Esta diferencia en un 1 k gramo la masa no es medible.

Con diferencias tan pequeñas, podemos suponer que la masa se conserva durante las reacciones químicas. Cuando se consideran las reacciones nucleares, la cantidad de masa convertida se vuelve lo suficientemente grande como para ser medida y la ley de conservación de la masa debe modificarse.

Entonces, para hacer que la masa de la tierra sea constante. La energía proveniente de fuentes externas debe formar la masa para compensar la masa perdida. ¿Está sucediendo realmente?
La masa de la tierra no es constante. Con mucho, el mayor cambio es el hecho de que cientos de toneladas de material caen a la tierra cada día (polvo y meteoritos). El interior de la tierra está perdiendo calor hacia el espacio, y eso no está siendo reemplazado.
Ok, hay que hacer algunas conciliaciones entre las diversas respuestas aquí. Algunos dicen que la energía almacenada en forma de enlaces químicos o energía potencial no es el tipo de energía que se convierte en/sustrae masa cuando se gana/pierde. Esta respuesta claramente dice lo contrario. Entonces, en aras de la coherencia (y mi propia curiosidad), ¿cuál es la correcta?
@BowlOfRed Si es así, ¿cómo se puede mantener la tierra en su posición? Debido a los cambios en la masa, ¿no habría un desequilibrio en la fuerza centrípeta, etc.?
Si el material llega con un impulso neto, modificará el impulso de la tierra. Pero el impulso neto es probablemente pequeño, también la escala hace que el cambio sea casi insignificante. Cientos de toneladas es aproximadamente 1 × 10 − 19 la masa de la tierra. Las perturbaciones debidas a esta adición de masa no serían detectables.

La ley de la conservación de la masa fue reemplazada por la ley más general de la conservación de la energía cuando se comprendió que la masa y la energía eran equivalentes. De todos modos, tienes razón. La masa de los productos de combustión siempre será menor que la masa de los materiales originales. Siendo la diferencia equivalente a la energía producida.

¿A los votantes negativos les importaría explicar? ¿Quizás no es estrictamente correcto decir que la masa y la energía son equivalentes? Bien, entonces dilo para que Dirk pueda hacer una declaración más precisa, pero mucha gente piensa en unidades de Planck para que C = 1 . La respuesta, en mi opinión, es sucinta, clara y responde directamente a la pregunta del OP.
La afirmación más precisa es la equivalencia E=Mc^2
Realmente creo que rechazar a alguien en su declaración en 2014 es demasiado pedante e incluso indica una falta de comprensión de las ideas centrales aquí. En 1914, tal vez su declaración podría haber sido cuestionable. Hoy en día, especialmente desde el punto de vista de la relatividad, a menos que necesite especificar exactamente qué es la "cosa" particular en cuestión ( es decir , fotón, muón, quark, ...), entonces para este tipo de preguntas, si hace la misma contribución a T 0 0 entonces es todo lo mismo.
@WetSavannaAnimalakaRodVance Creo que algunas personas votan negativamente (especialmente sin comentarios ni aclaraciones) para que sus propias respuestas estén en la cima :) (pero tal vez me equivoque)
Los comentarios están destinados a mejorar una respuesta. Rechacé esta respuesta porque confirma erróneamente al interrogador en su suposición de que la energía que aparece en forma de calor proviene de un equivalente de pérdida de masa. Este no es el caso. La única conversión de energía que resulta en pérdida o ganancia de masa incluye procesos nucleares de interacción débil. No solo reacciones químicas. No pierdes masa porque escalas una montaña y por lo tanto ganas energía potencial. No vi forma de comentar, lo que conduciría a una respuesta correcta. @NikosM. Si estuviera caliente por la reputación, tendría más
No estoy de acuerdo. Un fuego irradia energía al espacio. La masa total del sistema debe disminuir. colorado.edu/physics/phys2020/phys2020_sp99/Concept%20tests/…
para completar: procesos nucleares y consideraciones relativistas (cambio de sistema de referencia, ...)
@Lord_Gestalter, primero, si votó negativamente por estas razones, también podría explicarlas e incluso mejorar la respuesta. En segundo lugar, tomaría la respuesta " La ley de la conservación de la masa fue reemplazada por la ley más general de la conservación de la energía " en el sentido de "ha sido reemplazada por la conservación de la energía y la masa ", lo cual es correcto y no necesita referirse a efectos relativistas
@NikosM. Presencié la respuesta con uno o dos votos negativos mientras no había ninguna otra respuesta. Entonces, afortunadamente, su hipótesis es falsa.
@Lord_Gestalter Los comentarios se pueden usar para corregir las respuestas. En este caso, creo que señalar los defectos percibidos habría sido muy constructivo.
@NikosM. Ese no es el punto al que me refería. Sé que eso es correcto. Pero la parte "La masa de los productos de combustión siempre será menor que la masa de los materiales originales". está mal, la masa permanece igual. Y la parte "Siendo la diferencia equivalente a la energía producida". sugiere que la equivalencia de masa de energía es la fuente del calor, lo cual tampoco es correcto.

Creo que esto resuelve todo, está ligeramente adaptado de la wikipedia.

"Se descubrió que el concepto estrechamente relacionado de la conservación de la materia es válido en química con una aproximación tan alta que falló solo para las altas energías tratadas por los refinamientos posteriores de la teoría de la relatividad, pero por lo demás sigue siendo útil y suficientemente preciso para la mayoría de los cálculos químicos, incluso en práctica moderna".

Y Einstein tenía algunas otras percepciones y significados para esta ecuación.

Si sumamos la energía y la masa, encontraremos que se suma a la masa total de la madera original. La energía total del sistema se conserva, esto siempre será cierto.

Si solo miras la madera extraña y quemada, encontrarás una discrepancia. Esto se debe a que parte de la masa se perdió en el humo. Si midió la masa del humo y la madera, estará casi de acuerdo con la masa original, ya que la energía/masa perdida por el calor es insignificante en comparación con estos valores.

La madera no se quema espontáneamente. No podríamos tener bosques si los tuviera. Se requiere energía adicional para encender la madera. Entonces no, no se viola la ley de conservación de la energía/masa. Necesitamos considerar el sistema como un todo para reunir realmente todo. Pero si lo hacemos, no encontramos ninguna violación.

Tu tercer párrafo no es correcto. El calor proviene de una en.wikipedia.org/wiki/Exothermic_reaction . Lo que necesita de externo es la energía de activación.
Quise decir que la energía requerida para iniciar la combustión debe provenir de una fuerza externa. Arreglaré eso. Gracias.

La masa del material original es igual a la masa del producto de combustión. Tienes que tener en cuenta el dióxido de carbono y el oxígeno, no solo la madera y la ceniza.

La energía se almacena químicamente antes de liberarse. No siempre que se almacena energía es en forma de masa adicional. Para el tema de la pérdida de masa, eche un vistazo a la interacción débil, Einstein está fuera del tema de la quema de madera.

Masa del objeto de combustión más masa del producto restante. Toda la madera no se quemará. Además, debe considerar la oxidación (aunque esto será pequeño en comparación)
@StevenWalton Lo hice: "Tienes que tener en cuenta el dióxido de carbono y el oxígeno, no solo la madera y la ceniza".
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