Top 12 # Xem Nhiều Nhất Định Luật Bảo Toàn Là Gì Mới Nhất 6/2023 # Top Like

Định luật bảo toàn khối lượng là gì?

1. Định nghĩa

Trong một phản ứng hóa học bất kỳ, tổng khối lượng các chất tạo thành từ phản ứng bằng khối lượng tất cả các chất tham gia phản ứng, chúng chỉ được chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác.

Hay còn được phát biểu là khối lượng trong một hệ cô lập không được tạo ra cũng như không bị phá hủy bởi các phản ứng hóa học hoặc biến đổi vật lý.

2. Điều kiện 

Chất phản ứng: Bất kỳ đơn chất hay hợp chất nào tham gia trực tiếp hay gián tiếp đều được tính là khối lượng chất tham gia phản ứng ban đầu.

Không thể tạo ra hoặc phá hủy khối lượng mới, nó chỉ đơn thuần là sắp xếp lại trật tự các đơn chất và hợp chất mới.

3. Công thức áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

Với định luật này, chúng ta có thể xác định được khối lượng của các chất tham gia phản ứng và các chất tạo thành nếu biết tổng khối lượng phản ứng.

Công thức tổng quát

mA + mB + …+ MN = mA1 + mB1 + … + mN1

Trong đó:

mA, mB, mN: Khối lượng các chất tham gia phản ứng

mA1, mB1, mN1: Khối lượng các chất tạo thành phản ứng.

Nếu đề bài đã cho biết khối lượng 2 chất tham gia là A, B và khối lượng 1 chất tạo thành là D. Dựa theo định luật, ta có thể tính được khối lượng chất tạo thành còn lại là C bằng công thức:

Bài tập ví dụ áp dụng định luật bảo toàn khối lượng

Bài tập 1: Với 10g  canxi cacbonat (CaCO3 ) người ta có thể tạo ra 3,8 gam khí cacbonic (CO2 ) và x gam canxi oxit (CaO). Hãy viết phương trình phản ứng trên và tính khối lượng CaO được tạo thành

Đáp án:

Trong phản ứng trên có 1 chất tham gia và tạo thành 2 sản phẩm mới. 

Theo định luật ta có:

mCaCO3 = mCaO + mCO2 

Vậy khối lượng CaO tạo thành là 6,2g.

Đáp án

Áp dụng định luật ta có:

mNa2SO4 + mBaCl2 = mBaSO4 + mNaCl

Vậy khối lượng của BaCl2 đã tham gia phản ứng là 20,8g.

Kết luận: Đây là toàn bộ kiến thức cho câu hỏi định luật bảo toàn khối lượng là gì? Công thức tính và bài tập ví dụ minh họa chi tiết.

Bảo toàn năng lượng là một trong những định luật nổi tiếng trong lĩnh vực Vật Lý. Và là một trong bốn định luật nhiệt động lực học mà bạn đã từng được học qua khi còn ngồi trên ghế nhà trường.

Định nghĩa bảo toàn năng lượng

Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi. Nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc từ vật này sang vật khác.

Đây chính là phát biểu khi nói đến bảo toàn năng lượng. Nó được xem là định luật cơ bản nhất trong vật lý học.

Bạn cũng có thể hiểu: “Trong vũ trụ, tổng năng lượng không hề thay đổi, nó chỉ có thể chuyển từ hệ này sang hệ khác”. Rõ ràng con người không thể tạo ra năng lượng, mà họ chỉ biến chuyển các dạng năng lượng với nhau mà thôi.

Sự hình thành và phát triển định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Mayer – tổng quan về các quan niệm

Mayer (1814 – 1878) là một bác sỹ y khoa và ông làm việc trên một tàu Viễn Dương. Ông được công nhận là người đầu tiên phát minh ra định luật bảo toàn năng lượng và chuyển hóa năng lượng.

Năm 1841, ông đã viết một công trình mang tên: “Về việc xác định các lực về mặt số lượng và chất lượng”.

Năm 1542, Mayer đã tiếp tục gửi đi một công trình thứ hai, “Nhận xét về các lực của thế giới vô sinh”. Ông đã đưa ra những lập luận chung về “lực”. Sau đó là chi tiết phân tích về sự chuyển hóa “lực rơi” chính là thế năng ngày nay. Và “hoạt lực” chính là động năng ngày nay. Và lần này ông kết luận “Lực là những đối tượng không trọng lượng, không bị hủy diệt và nó có khả năng chuyển hóa:

Năm 1845, ông tiếp tục hoàn thành một công trình mang tên” Chuyển động hữu cơ trong mối liên hệ với sự trao đổi chất”. Lần này ông tính lại đương lượng cơ của nhiệt là 367 kGm/kcal.

Sau này để tỏ lòng biết ơn người ra đã đặt tên cho công thức: Cp -Cv = R là phương trình Mayer.

Joule – xây dựng cơ sở thực nghiệm

Joule (1818 – 1889), ông là một chủ nhà máy sản xuất rượu bia lớn ở Anh. Với những đóng góp xuất sắc của mình, ông được công nhận là một trong những nhà khoa học phát minh ra định luật bảo toàn năng lượng và chuyển hóa năng lượng.

Năm 1843, ông công bố công trình: “Về hiệu quả nhiệt của điện từ và hiệu quả của cơ học”.

Năm 18409 – 1850, ông thực hiện một thí nghiệm kinh điển và được đưa vào sách giáo khoa. Ông đã xác định được đương lượng cơ học của nhiệt khoảng 424 kGm/kcal, đây là một con số khá chính xác.

Helmholtz – khảo sát định luật bảo toàn năng lượng và chuyển hóa năng lượng

Helmholtz (1821 – 1849), ông cũng là một bác sỹ, gia đình truyền thống kinh doanh vàng tại Đức.

Năm 1847, ông báo cáo với hội vật lý Berlin “Vấn đề bảo toàn các lực”. Ông đã nêu lên được “tổng các lực căng và các hoạt lực trong một hệ bao giờ cũng không đổi”.

Tiếp đến ông thực hhieenjkhaor sát và đưa ra nhiều kết luận chuẩn xác, làm tiền đề phát triển sau này. Ví dụ: “Khi có giao thoa ánh sáng, năng lượng của nó không bị tiêu hủy tại chỗ mà chỉ được phân bố lại, nó chỉ bị giảm khi sóng ánh sáng bị hấp thụ và khi đó nó chuyển thành các dạng năng lượng khắc như hóa năng hay nhiệt năng”.

Ngày nay định luật bảo toàn năng lượng và chuyển hóa năng lượng được các nhà khoa học nghiên cứu và hoàn thiện hơn. Và họ khẳng định rằng khoong một quá trình vật lý nào xảy ra mà phá hủy được 2 định luật này.

Ví dụ, với vật đen tuyệt đối, Fphản xạ = Ftruyền qua = 0, thì:

Động lượng p của một vật là một véc tơ cùng hướng với vận tốc và được xác định bởi công thức:

Khi một lực F không đổi tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian Δt thì tích véc tơ F.Δt được định nghĩa là xung lượng của lực F trong khoảng thời gian Δt ấy.

Đơn vị xung lượng của lực là N.s

Tác dụng xung lượng của lực

Ý nghĩa: Khi lực đủ mạnh tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian hữu hạn sẽ làm động lượng của vật biến thiên.

Phát biểu định luật bảo toàn động lượng

Một hệ nhiều vật được gọi là cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau.

Trong hệ cô lập chỉ có nội lực tương tác giữa các vật trong hệ trực đối nhau từng đôi một.

Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập

Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn:

m1v1 (véc tơ) và m2v2 (véc tơ) là động lượng của vật 1 và vật 2 trước tương tác

m1v1′ (véc tơ) và m2v2′ (véc tơ) là động lượng của vật 1 và vật 2 sau tương tác

Xét một vật khối lượng m1, chuyển động trên một mặt phẳng ngang với vận tốc v1 (véc tơ) đến va chạm vào một vật có khối lượng m2 đang đứng yên. Sau va chạm hai vật nhập làm một và cùng chuyển động với vận tốc v (véc tơ). Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

Chuyển động bằng phản lực

Trong một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệ chuyển động theo một hướng, thì phần còn lại của hệ phải chuyển động theo hướng ngược lại. Chuyển động theo nguyên tắc như trên được gọi là chuyển động bằng phản lực. Ví dụ: Sự giật lùi của súng khi bắn, chuyển động của máy bay phản lực, tên lửa…

Dạng bài tập bảo toàn động lượng

Tìm độ lớn của động lượng

Bài 1: Một vật có m = 55kg thả mình rơi tự do từ vị trí cách mặt nước 4m. Sau khi chạm mặt nước 0,5s thì dừng lại, g = 9,8m/s². Tìm lực cản do nước tác dụng lên vật đó?

Hướng dẫn giải:

Bài 2. Một tên lửa khối lượng tổng cộng mo = 70tấn đang bay với v o = 200m/s đối với trái đất thì tức thời phụt ra lượng khí m 2 = 5 tấn, v 2 = 450m/s đối với tên lửa. Tính Vận tốc tên lửa sau khi phút khí ra?

Hướng dẫn giải:

Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Khám phá số 22: Định luật bảo toàn khối lượng

– Thời gian phát hiện: năm 1789.

– Nội dung phát hiện: Tổng khối lượng của vật luôn được bảo toàn cho dù có những biến đổi vật lý hay biến đổi hóa học.

– Người phát minh: Antoine Lavoisier.

Tại sao định luật bảo toàn khối lượng lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?

Các nhà khoa học trước đây đều chú ý đến khâu quan sát và miêu tả quá trình diễn ra phản ứng hóa học, nhưng Antoine Lavoisier lại không làm như vậy, ông là nhà hóa học đầu tiên kiên trì phương pháp tiến hành đo tính sau thí nghiệm hoặc trong khi thí nghiệm diễn ra. Quá trình cân đo trọng lượng của từng loại vật chất, Antoine Lavoisier phát hiện ra vật chất không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, nhưng bất luận thay đổi thế nào thì khối lượng của vật vẫn luôn được bảo toàn và bất cứ sự chuyển hóa nào cũng đều có thể giải thích được. Cho đến ngày nay, các nhà khoa học vẫn áp dụng theo định luật này của Antoine Lavoisier và gọi nó là định luật bảo toàn khối lượng.

Antoine Lavoisier đã đặt nền móng cho ngành hóa học hiện đại. Ông đã tiến hành thí nghiệm với nhiều loại khí thể, là người đã đặt tên cho khí oxy (Joseph Priestley là người phát hiện ra khí oxy nhưng ông gọi đó là “không khí nguyên chất”), tính ra được rằng lượng oxy trong không khí là 20%, Antoine Lavoisier được mệnh danh là ông tổ của ngành hóa học hiện đại.

Định luật bảo toàn khối lượng đã được ra đời như thế nào?

Mùa xuân năm 1781, vợ của Antoine Lavoisier, bà Marie, đã dịch sang tiếng Pháp luận văn của nhà khoa học người Anh Robert Boyle. Trong luận văn trình bay việc Boyle dùng thiếc để tiến hành thí nghiệm, Boyle phát hiện ra rằng khi thiếc chịu tác động của nhiệt độ thì khối lượng của nó sẽ thay đổi, song ông lại không thể nào giải thích được nguyên nhân của hiện tượng đó. Cũng giống như nhiều nhà khoa học thời bấy giờ, Boyle cho rằng khối lượng sinh ra thêm là do phản ứng hóa học tạo ra và ông không đi sâu vào nghiên cứu thêm về vấn đề này.

Antoine Lavoisier không để ý gì đến quan điểm cho rằng quá trình phản ứng hóa học sẽ làm cho khối lượng (trọng lượng) của vật chất tăng lên hay giảm đi. Ông tin chắc rằng phương pháp thí nghiệm truyền thông của các nhà khoa học vẫn tồn tại nhiều bất cập. Các nhà hóa học lúc đó chỉ chú trọng vào quan sát và ghi chép về sự biến đổi diễn ra trong quá trình thí nghiệm nhưng Antoine Lavoisier lại không nghĩ như vậy, ông cho rằng ghi chép lại kết quả đo tính mới là quan trọng, ông một mực tin rằng trọng lượng là mấu chốt quan trọng của việc cân đo.

Antoine Lavoisier quyết tâm thực hiện lại thí nghiệm của Boyle, sau đó tiến hành cân đo một cách cẩn thận để giải thích nguyên nhân nào đã làm cho trọng lượng của vật tăng lên. Antoine Lavoisier dùng một chiếc cân có độ chính xác cao để cân một miếng thiếc nhỏ, sau đó ông ghi lại trọng lượng của nó. Tiếp theo, ông cho miếng thiếc vào trong một bình đun chịu nhiệt bằng thủy tinh, tất cả các phản ứng đều được tiến hành trong bình thủy tinh này.

Trước khi tăng nhiệt độ, Antoine Lavoisier cẩn thận cân trọng lượng của chiếc bình (bao gồm cả miếng thiếc ở bên trong), đúng như những gì được miêu tả trong luận văn của Boyle, khi cho nhiệt độ vào, trên bề mặt của miếng thiếc lập tức xuất hiện một lớp kim loại màu xám (lớp xỉn có màu xám nhạt).

Antoine Lavoisier tắt lửa đi, ông đợi cho bình nguội hẳn rồi tiến hành cân lại và ông phát hiện ra trọng lượng của bình không có gì thay đổi. Nắp bình vừa được mở ra thì không khí lập tức tràn vào trong như thể nó đang đi vào môi trường nửa chân không vậy. Antoine Lavoisier nhấc miếng thiếc đang được phủ lớp tro kim loại ra khỏi thành bình và đem cân thử, kết quả là trọng lượng miếng thiếc tăng thêm 2g so với lúc đầu (giống như số liệu được miêu tả trong luận văn của Boyle).

Antoine Lavoisier suy luận rằng trọng lượng mới sinh ra chắc chắn là do không khí trong bình, và cũng là nguyên nhân do sau khi mở bình ra thì không khí đã tràn vào. Khi thiếc kết hợp với không khí trong bình tạo thành lớp tro kim loại thì trọng lượng của thiếc đã tăng thêm được 2g nữa. Khi ông mở bình ra, không khí bên ngoài tràn vào trong bình đã bổ sung thêm lượng không khí bị tiêu hao trong khi xảy ra phản ứng với miếng thiếc.

Antoine Lavoisier lấy một mảnh thiếc to hơn và làm lại thí nghiệm, sau đó ông phát hiện ra vẫn chỉ có 2g không khí bị đám tro kim loại hấp thụ. Ông làm thêm một lần nữa và đo thể tích của phần không khí đã bị hấp thu, kết quả là phần không khí này chiếm 20% tổng khối lượng không khí chứa trong bình.

Cuối cùng, Antoine Lavoisier rút ra kết luận rằng chỉ có 20% không khí trong bình mới có thể gây ra phản ứng với thiếc. Ông đoán rằng 20% chất khí này chắc chắn là loại “không khí nguyên chất” mà Priestley đã phát hiện ra năm 1774. Antoine Lavoisier đã đặt ra một cái tên khác cho loại không khí đó là oxy.

Antoine Lavoisier tiếp tục nghiên cứu và ông nhận ra rằng ông đã chứng minh được một thứ quan trọng hơn hết thảy. Nếu Boyle cho rằng trọng lượng hay vật chất được sinh ra trong quá trình thí nghiệm thì Antoine Lavoisier lại chứng minh rằng phản ứng hóa học vừa không thể tự sinh ra vật chất và cũng không làm vật chất bị mất đi, vật chất luôn có nguồn góc từ một chỗ nào đó và nó cũng sẽ di chuyển đến một chỗ khác. Nếu như các nhà khoa học để ý quan sát một cách cẩn thận thì họ chắc chắn sẽ phát hiện ra hướng di chuyển của vật chất. Định luật bảo toàn khối lượng đã ra đời như vậy, thế nhưng mãi cho đến năm 1789, khi cho xuất bản cuốn giáo trình hóa học nổi tiếng của mình, Antoine Lavoisier mới công bố phát hiện này.

Tác phẩm, tác giả, nguồn

Tác phẩm: 100 khám phá khoa học vĩ đại nhất trong lịch sử

Tác giả: Kim Anh (Tổng hợp, biên soạn)

Nhà xuất bản Văn hoá thông tin

Nguồn: vnschool.net

“Like” us to know more!

Knowledge is power