Leyes de conservación: materia y energía
En el siglo XVIII Lavoisier estableció la Ley de Conservación de la Materia, en un sistema cerrado la cantidad total de materia permanece constante.
Einstein demostró que la ley no es estrictamente cierta, según su teoría el universo es un sistema dinámico en constante cambio y movimiento. La materia y la energía son manifestaciones de la misma entidad física. En determinadas condiciones, la masa puede transformarse en energía y viceversa, de acuerdo a la siguiente equivalencia:
E= m.c2
Donde:
E: es la cantidad de energía,
m: es la masa,
v: velocidad de la luz en el vacío (300.000 Km/seg).
De la anterior expresión, se puede obtener matemáticamente una fórmula que nos permita conocer la relación entre la masa y la energía: m= E/c2. Observa que la energía está dividida por un número muy grande: (300.000 Km/seg)2 = 90.000.000.000. Por lo cual, la energía producida debe ser muy grande para que la pérdida de masa sea considerable.
En las reacciones químicas la energía involucrada es baja, y los cambios de masa por energía son despreciables. Por ello la ley de conservación de la materia continúa siendo aplicable.
En fenómenos nucleares como la fisión nuclear (ruptura parcial de núcleos atómicos) y fusión nuclear (unión de núcleos atómicos), están involucradas grandes cantidades de energía y los cambios de masa son apreciables y se pueden evaluar con la ecuación de Einstein.
En el siglo XIX, Mayer estableció la ley de conservación de la energía, ‟la suma de energía cinética, potencial y térmica en un sistema aislado permanece constante.”
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Se pueden diferenciar tres tipos de sistemas:
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Los sistemas materiales se pueden clasificar en función del intercambio de materia o energía con el medio que lo rodea.
El universo se considera un sistema aislado.
Las leyes se unifican en la ley de conservación de masa y energía: ‟La cantidad de materia y energía en el universo no aumenta ni disminuye, pero pueden transformarse entre sí” .
Entre las transformaciones de energía son importantes los cambios de estado y las reacciones químicas (descomposición, combinación y otras), que desarrollaremos más adelante.