Special relativityEdit
i speciell relativitet gäller inte bevarandet av massa om systemet är öppet och energi flyr. Det fortsätter dock att gälla för helt slutna (isolerade) system. Om energi inte kan undgå ett system kan dess massa inte minska., I relativitetsteori, så länge någon typ av energi behålls inom ett system, uppvisar denna energi massa.
massan måste också differentieras från materia, eftersom Materia kanske inte är helt bevarade i isolerade system, även om massan alltid bevaras i sådana system., Frågan är dock så nästan bevarad i kemi att överträdelser av materiens bevarande inte mättes förrän kärnåldern, och antagandet om materiens bevarande är fortfarande ett viktigt praktiskt begrepp i de flesta system inom kemi och andra studier som inte involverar de höga energierna som är typiska för radioaktivitet och kärnreaktioner.,
massan i samband med kemiska mängder energi är för liten för att mätaedit
massförändringen av vissa typer av öppna system där atomer eller massiva partiklar inte får fly, men andra typer av energi (som ljus eller värme) får komma in eller fly, gick obemärkt under 1800-talet, eftersom massförändringen i samband med tillsats eller förlust av små mängder termisk eller strålningsenergi i kemiska reaktioner är mycket liten., (I teorin skulle massan inte förändras alls för experiment utförda i isolerade system där värme och arbete inte var tillåtet in eller ut.)
massbesparing är fortfarande korrekt om energi inte lostEdit
bevarandet av relativistisk massa innebär en enda observatörs synvinkel (eller utsikten från en enda tröghetsram) eftersom byte av tröghetsramar kan leda till en förändring av den totala energin (relativistisk energi) för system, och denna mängd bestämmer den relativistiska massan.,
principen att massan av ett partikelsystem måste vara lika med summan av viloläget, även om det är sant i klassisk fysik, kan vara falskt i speciell relativitet. Anledningen till att restmassor inte helt enkelt kan tillsättas är att detta inte tar hänsyn till andra former av energi, såsom kinetisk och potentiell energi, och masslösa partiklar som fotoner, som alla kan (eller kanske inte) påverka systemens totala massa.,
för att flytta massiva partiklar i ett system, undersöker de övriga massorna hos de olika partiklarna också att införa många olika tröghetsobservationsramar (vilket är förbjudet om total systemenergi och momentum ska bevaras), och även när i resten av en partikel ignorerar detta förfarande momenta av andra partiklar, vilket påverkar systemmassan om de andra partiklarna är i rörelse i denna ram.,
för den speciella typen av massa som kallas invariant massa, ändra tröghetsramen för observation för ett helt slutet system har ingen effekt på måttet på invariant massa av systemet, som förblir både bevarad och invariant (oföränderlig), även för olika observatörer som ser hela systemet. Invariant mass är en systemkombination av energi och momentum, som är invariant för någon observatör, eftersom i någon tröghetsram lägger energierna och momenta av de olika partiklarna alltid till samma mängd (momentum kan vara negativt, så tillägget uppgår till en subtraktion)., Den invarianta massan är systemets relativistiska massa när den ses i mitten av momentumramen. Det är den minsta massa som ett system kan uppvisa, sett från alla möjliga tröghetsramar.
bevarandet av både relativistisk och invariant massa gäller även för system av partiklar som skapas genom parproduktion, där energi för nya partiklar kan komma från kinetisk energi av andra partiklar, eller från en eller flera fotoner som en del av ett system som innehåller andra partiklar förutom en foton., Återigen förändras varken den relativistiska eller den invarianta massan av helt stängda (det vill säga isolerade) system när nya partiklar skapas. Men olika tröghetsobservatörer kommer att vara oense om värdet av denna konserverade massa, om det är den relativistiska massan (dvs relativistisk massa bevaras men inte invariant). Alla observatörer är dock överens om värdet av den konserverade massan om den uppmätta massan är den invarianta massan (dvs. den invarianta massan är både bevarad och invariant).,
massenergiekvivalensformeln ger en annan förutsägelse i icke-isolerade system, eftersom om energi tillåts fly från ett system, kommer både relativistisk massa och invariant massa också att fly. I detta fall förutspår massenergiekvivalensformeln att förändringen i massa hos ett system är associerad med förändringen i sin energi på grund av att energi läggs till eller subtraheras: Δ m = Δ E / C 2 . {\displaystyle \Delta m=\Delta E/c^{2}.} Denna form med ändringar var den form i vilken denna berömda ekvation ursprungligen presenterades av Einstein., I denna mening förklaras massförändringar i något system helt enkelt om massan av den energi som läggs till eller tas bort från systemet beaktas.
formeln innebär att bundna system har en invariant massa (restmassa för systemet) mindre än summan av deras delar, om bindningsenergin har tillåtits fly från systemet efter att systemet har bundits. Detta kan hända genom att omvandla systempotential energi till någon annan typ av aktiv energi, såsom kinetisk energi eller fotoner, som lätt fly ett bundet system., Skillnaden i systemmassor, som kallas en massdefekt, är ett mått på bindningsenergin i bundna system – med andra ord den energi som behövs för att bryta systemet ifrån varandra. Ju större massdefekten desto större är bindningsenergin. Bindningsenergin (som själv har massa) måste släppas (som ljus eller värme) när delarna kombineras för att bilda det bundna systemet, och detta är anledningen till att massan av det bundna systemet minskar när energin lämnar systemet. Den totala invarianta massan är faktiskt bevarad, när massan av den bindande energi som har flytt beaktas.,
allmän relativitedit
i allmän relativitet kommer den totala invarianta massan av fotoner i en expanderande volym av utrymme att minska på grund av den röda förskjutningen av en sådan expansion. Bevarandet av både massa och energi beror därför på olika korrigeringar av energi i teorin, på grund av den förändrade gravitationspotentialen hos sådana system.
Leave a Reply