Quelle est la loi de la conservation – Définition

Lois de la conservation

En physique, une loi de conservation stipule qu’une propriété mesurable particulière d’un système physique isolé ne change pas à mesure que le système évolue dans le temps. Ces propriétés sont parfois appelées « constantes du mouvement ». Ces quantités sont dites ” conservées ” et les lois de conservation qui en résultent peuvent être considérées comme les principes les plus fondamentaux de la mécanique. En mécanique, les exemples de quantités conservées sont l’énergie, la quantité de mouvement et le moment cinétique. Les lois de conservation sont exactes pour un système isolé.

La loi de conservation de la matière

La loi de conservation de la matière  ou le principe de conservation de la matière stipule que la masse d’un objet ou d’une collection d’objets ne change jamais avec le temps, quelle que soit la façon dont les parties constitutives se réorganisent.

La masse ne peut être ni créée ni détruite.

La loi exige que lors de toute réaction nucléaire , désintégration radioactive ou réaction chimique dans un système isolé, la masse totale des réactifs ou des matières premières soit égale à la masse des produits .

• Pourquoi un morceau de bois pèse moins après avoir brûlé?
• Une matière ou une partie de celle-ci peut-elle disparaître?

Dans le cas du bois brûlé, le problème était la mesure du poids des gaz libérés . La mesure du poids des gaz rejetés était compliquée, en raison de l’ effet de flottabilité de l’atmosphère terrestre sur le poids des gaz. Une fois comprise, la conservation de la matière était d’une importance cruciale dans le passage de l’alchimie aux sciences naturelles modernes de la chimie.

Loi de conservation de l’énergie

La loi de conservation de l’énergie est l’une des lois fondamentales de la physique avec la conservation de la masse et la conservation de l’élan. La loi de conservation de l’énergie stipule que l’énergie peut changer d’une forme à une autre, mais qu’elle ne peut pas être créée ou détruite . Ou la définition générale est:

L’énergie totale d’un système isolé reste constante dans le temps.

L’énergie peut être définie comme la capacité de travailler . Il peut exister sous diverses formes et peut être transformé d’un type d’énergie à un autre de centaines de façons.

Par exemple, brûler de l’essence pour alimenter des voitures est un processus de conversion d’énergie sur lequel nous comptons. L’ énergie chimique de l’ essence est convertie en énergie thermique , qui est ensuite convertie en énergie mécanique qui fait bouger la voiture. L’ énergie mécanique a été convertie en énergie cinétique . Lorsque nous utilisons les freins pour arrêter une voiture, cette énergie cinétique est convertie par friction en chaleur ou en énergie thermique .

Une conséquence de la loi de conservation de l’énergie est qu’une machine à mouvement perpétuel du premier type, qui produit du travail sans apport d’énergie, ne peut exister.

Le concept de conservation de l’ énergie est largement utilisé dans de nombreux domaines. Dans cet article, les champs suivants sont abordés:

• Conservation de l’énergie mécanique
• Conservation de l’énergie en mécanique des fluides
• Conservation de l’énergie en thermodynamique
• Conservation de l’énergie dans les circuits électriques
• Conservation de l’énergie dans les réactions chimiques
• Conservation de l’énergie dans la théorie de la relativité restreinte
• Conservation de l’énergie dans les réactions nucléaires

Loi de conservation de l’énergie de masse – Équivalence masse-énergie

Au début du XXe siècle, la notion de masse subit une révision radicale. La masse a perdu son absolu . L’un des résultats frappants de la théorie de la relativité d’Einstein est que la masse et l’énergie sont équivalentes et convertibles l’  une en l’autre. L’équivalence de la masse et de l’énergie est décrite par la célèbre formule d’Einstein E = mc ² . En mots, l’ énergie est égale à la masse multipliée par la vitesse de la lumière au carré. Parce que la vitesse de la lumière est un très grand nombre, la formule implique que toute petite quantité de matière contient une très grande quantité d’énergie. La masse d’un objet était considérée comme équivalente à l’énergie, interconvertible avec l’énergie et augmentant considérablement à des vitesses extrêmement élevées proches de celles de la lumière. L’ énergie totale d’un objet était comprise comme comprenant sa masse au repos ainsi que son augmentation de masse causée par l’ augmentation de l’énergie cinétique .

Dans la théorie spéciale de la relativité, certains types de matière peuvent être créés ou détruits , mais dans tous ces processus, la masse et l’énergie associées à une telle matière restent inchangées en quantité . Il a été constaté que la masse au repos d’un noyau atomique est sensiblement plus petite que la somme des masses au repos de ses protons, neutrons et électrons constitutifs . La masse n’était plus considérée comme immuable dans le système fermé. La différence est une mesure de l’ énergie de liaison nucléaire qui maintient le noyau ensemble. Selon la relation d’Einstein ( E = mc ² ), cette énergie de liaison est proportionnelle à cette différence de masse et elle est connue sous le nom de défaut de masse .

Lors de la scission nucléaire ou de la fusion nucléaire , une partie de la masse du noyau est convertie en énormes quantités d’énergie et ainsi cette masse est retirée de la masse totale des particules d’origine, et la masse manque dans le noyau résultant. Les énergies de liaison nucléaire sont énormes, elles sont de l’ordre d’un million de fois supérieures aux énergies de liaison électronique des atomes.

Généralement, dans les réactions chimiques et nucléaires , une certaine conversion entre la masse au repos et l’énergie se produit, de sorte que les produits ont généralement une masse plus petite ou plus grande que les réactifs. Par conséquent, le nouveau principe de conservation est  la conservation de l’énergie de masse .

Voir aussi: Libération d’énergie de la fission