Fisica: la conservazione della massa

Tramite: O2O 14/10/2018
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Introduzione

In fisica la legge di conservazione della massa deriva dalla scoperta fatta da Antone Laurent Lavoisier nel 1789 e afferma che la materia può essere modificata da una forma in un'altra. Le miscele possono essere separate e le sostanze possono essere scomposte, ma la quantità totale della massa che le componeva rimane costante.Secondo tale studioso la materia è discontinua, quindi formata da particelle che non sono divisibili dall'infinito; tale scoperta è considerata rivoluzionaria considerando che la nostra percezione della materia ci ha sempre portato a riconoscerla come qualcosa di continuo ed univoco e non formato da diverse particelle.
La massa totale dell'universo è costante entro limiti misurabili quindi ogniqualvolta questa subisce un cambiamento, la massa totale dei prodotti del cambiamento è, entro limiti misurabili, uguale alla massa totale dei reagenti. La formulazione di questa legge ha segnato l'inizio della chimica moderna ed è il punto da cui sono partiti scienziati appartenenti al secolo scorso per creare in laboratorio la rottura di un atomo, meglio chiamata come fissione nucleare (ricordiamo gli esperimenti di Waltono, di Crockerof nel 1932 che ha portato alla rottura dell'atomo di litio e quelli di Enrico Fermi nel 1934 che hanno portato la fissione del nucleo di uranio).

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Come è nata la legge di concentrazione della massa

A quel tempo molti elementi erano isolati e identificati, in particolare ossigeno, azoto e idrogeno. Era noto anche che, quando un metallo puro è surriscaldato, diventa quello che è stato poi chiamato un calx (che noi chiamiamo un ossido) e che questo cambiamento è stato accompagnato da un aumento della massa. Sono state proposte molte spiegazioni fantasiose di questi cambiamenti di massa. Antoine Lavoisier (1743-1794), un nobile francese poi ghigliottinato durante la rivoluzione, era un chimico dilettante con una mente straordinariamente analitica. Egli considerava le proprietà dei metalli e quindi eseguita una serie di esperimenti volti a permettergli di misurare non solo la massa del metallo e la calx ma anche la massa dell'aria circostante la reazione. I suoi risultati hanno mostrato che la massa acquisita dal metallo nel formare il calx era uguale alla massa persa dall'aria circostante. Con questo semplice esperimento, in cui misurazione accurata è fondamentale per la corretta interpretazione dei risultati, Lavoisier ha stabilito la legge di conservazione di massa, e la chimica è diventata una scienza esatta. Per il suo lavoro pionieristico nello stabilimento di tale legge e il suo approccio analitico alla sperimentazione, Lavoisier è stato chiamato il padre della chimica moderna e il libro in cui pubblica le sue scoperte nel 1789 intitolato "Traté élémentaire de chimie" viene considerato il primo libro di chimica scritto.

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Come si calcola il risultato della legge di conservazione

Il principio cardine su cui si fonda la legge della conservazione della massa è che "nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma". Per esempio anche quando si pensa a un processo distruttivo come quello della combustione, in cui un pezzo di legno brucia e diventa cenere, secondo Levoisier in realtà vengono semplicemente create altre sostanze che insieme danno la stessa massa della materia iniziale. La cenere, infatti, ha una massa inferiore del ceppo di legno, ma attraverso la combustione il carbonio (C) del legno si unisce all'ossigeno (O), trasformando una parte del legno in anidride carbonica (CO2) e liberandola nell'aria sotto forma di gas, che noi non siamo in grado di percepire.La formula per calcolare tale legge, in definitiva, dice che la somma delle masse delle sostanza reagenti in una reazione chimica, è uguale alla somma delle masse delle sostanze prodotte, per cui, per esempio, dati 20 grammi di carbonio (C) e 30 di ossigeno (O), la reazione produrrà 50 g di diossido di carbonio, detta anche anidride carbonica (CO2).

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Come è stata superata la legge della conservazione della massa

La relatività di Einstein ha stabilito, invece, che la massa non è altro che una forma di energia e che, pertanto, essa può trasformandosi in altre forme di energia (ad esempio il calore) o, viceversa, comparire in una zona dello spazio contenente dell'energia.Sempre la relatività, ha stabilito, inoltre, che il valore della massa di un sistema fisico, particella o corpo che sia, dipende dalla velocità con cui esso si muove rispetto all'osservatore che misura la massa. Le accelerazioni impresse a due corpi sono inversamente proporzionali alle loro masse.

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