|
 |
|
Jučer na satu fizikalne kemije prilikom odgovaranja jednog učenika, profesor ga je pitao mozemo li pretvoriti masu u energiju. Ustanovilo se da možemo, i da to radimo svakodnevno, npr. gorenjem drveta. Primjer je bio: Uzmemo cjepanicu i zapalimo ju. Nakon gorenja ostao je pepeo znatno manje mase od mase cjepanice prije gorenja. Objašnjenje je bilo da se masa pretvorila u energiju (svjetlost i toplina) pa je zato masa manja. Tada sam pitao nije li većina mase otišla u obliku dima, ugljikovog dioksida i vode. Tu je nastala neka čudna rasprava na kojoj uglavnom nismo ništa ustanovili. Poznavajući zakon o očuvanju mase ne razumijem o čemu se radi...
Pozdrav
|
|
Ime i prezime:
Marko Tijardović
abc.marko.123@hotmail.com
|
 |
 |
Recimo to ovako: načelno možemo reći da pri gorenju drveta dolazi do pretvorbe mase u energiju, ali se to nipošto ne vidi iz toga što je masa pepela manja od mase drveta.
Tvoje je tumačenje naime ispravno. Onaj dio materijala (drveta) koji se "izgubio", završio je u plinovitim (voda, CO2 i slično) produktima i u dimu. Kada bismo prikupili sve te produkte te ih izvagali, uvidjeli bismo da je ukupna masa produkata dapače povećana, jer su pojedini nastali spajanjem s kisikom iz zraka. Ukoliko bismo drvo spalili u zatvorenoj posudi, tako da ništa ne može ući u nju niti iz nje izaći, uvidili bismo da se masa sustava (posude i sadržaja) nije promijenila, tj. da je jednaka prije i poslije izgaranja drveta. To je upravo smisao zakona o očuvanju mase postavljenog u XVIII. stoljeću prvo u Rusiji (M. I. Lomonosov), a potom u Francuskoj (A. L. Lavoisier).
Međutim, XX. je stoljeće malko zakompliciralo stvari. U sklopu svoje teorije relativnosti A. Einstein je pokazao kako su masa i energija ekvivalentne (ono famozno E = mc2). Drugim riječima masu se može smatrati za oblik energije. S druge strane, dodavanjem energije nekom sustavu masa se sustava povećava, a gubeći energiju, sustav gubi i na masi.
U tom duhu može se pokazati primjerice da i svjetlost ima masu, to veću što mu je frekvencija viša (valna duljina kraća) tj. energija kvanta svjetlosti veća. To je i eksperimentalno potvrđeno mjerenjem zakreta svjetlosti dok ova prolazi kroz gravitacijsko polje (da nema mase, gravitacija na nju ne bi utjecala).
Za nas važnije u ovome slučaju jest da ukoliko iz sustava izađe određena energija, da se shodno tome mora smanjiti masa sustava. Koliko će se smanjiti? To nam govori ona E = mc2 odozgor. Zanima li nas kolika je promjena mase, valja nam izmijenjenu toplinu podijeliti s kvadratom brzine svjetlosti. Npr. kada potpuno izgori 1 kg ugljena oslobodi se oko 1000 kJ topline. 1000 kJ topline odgovara masi od oko 10-11 kg. To znači da ukoliko zatvorimo u posudu 1 kg ugljena s odgovarajućom količinom kisika, posuda sa svojim sadržajem će nakon izgaranja biti oko 10-11 kg lakša no što je bila na početku.
Dakle gorenjem drveta nešto će se mase uistinu "pretvoriti" u energiju. Znači li to da zakon o očuvanju mase više ne vrijedi? I da i ne. Da utoliko da uistinu formalno ne vrijedi, kao niti klasična formulacija zakona o očuvanju energije, već se ta dva zakona spajaju u jedan. Ne ukoliko se bavimo normalnom kemijom; gubitak mase uslijed tih učinaka je toliko sićušan da je zapravo zanemariv (10-11 kg iliti stotinka nanograma na oko 3,5 kg reaktanata (za spaljivanje kilograma ugljena treba oko 2,5 kg kisika, uz predpostavku da nastaje samo CO2)). Takov sićušan gubitak mase je daleko ispod sposobnosti mjerenja bilo koje laboratorijske vage. Stoga u kemiji načelno posve zanemarujemo taj gubitak mase, jer, ne samo da ne utječe na naša mjerenja, već ga uopće ne možemo eksperimentom vidjeti, čak niti kada bismo baš htjeli. Dotični se učinak mora uzeti u obzir pri nuklearnim reakcijama, uz koje su vezane i bitno veće energije, ali uz tako visoke energije, molekule ne mogu preživljavati, tako da tu više neke kemije, a time ni posla za kemičare, baš i nema.
Pozdrav.
|
|
|
Odgovorio:
Vladimir Stilinović
vstilinovic@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
