¿Esta afirmación de la conservación de la carga es circular?

Question

Según Wikipedia :

Un sistema cerrado es un sistema físico que no permite ciertos tipos de transferencias (como la transferencia de masa y la transferencia de energía) dentro o fuera del sistema.

Según mi libro de texto El principio de conservación de la carga es:

La suma algebraica de todas las cargas eléctricas en cualquier sistema cerrado es constante.

¿No es esto una lógica circular? En términos de carga, un "sistema cerrado" es aquel en el que la carga no puede salir ni entrar. Si la carga no sale ni entra, entonces, por supuesto, la suma de las mismas permanece constante.

¿O el principio dice que la única manera de que la suma de la carga en un sistema cambie es mediante la transferencia de carga dentro o fuera del sistema? (En este caso, ¿no tendría más sentido enunciar el principio como "la carga no puede crearse ni destruirse"?)

Answer 1

Tienes razón en que es un poco circular como se ha dicho. La forma más rigurosa de enunciar una ley de conservación es algo así como:

La tasa de cambio de [cantidad] en un sistema acotado es igual a menos la tasa a la que [cantidad] sale a través de los límites de ese sistema.

Un "sistema cerrado" es entonces un sistema para el que ambas tasas son cero, es decir, la [cantidad] no se mueve a través de la frontera del sistema.

La versión que propones, "[la cantidad] no puede crearse ni destruirse", se acerca más a esta afirmación más rigurosa. Pero el enunciado riguroso es un poco más fuerte que esto. Si una carga se teletransportara de repente a través de la habitación, sin pasar por los puntos intermedios, esto satisfaría tu versión del enunciado; pero no satisfaría la versión rigurosa de la ley de conservación anterior. Además, en la física de partículas es perfectamente posible crear o destruir cargas, siempre que se creen o destruyan cantidades iguales de cargas positivas y negativas. Tu versión del enunciado parecería prohibir estos sucesos, pero la versión rigurosa no lo hace.

Answer 2

No, la definición es perfectamente correcta y no es circular en absoluto.

Por ejemplo, consideremos el principio de "conservación del sonido", que establece que si ningún sonido entra o sale de un sistema cerrado, entonces la cantidad total de sonido en ese sistema es constante. Eso es falso, porque yo puedo aplaudir. El sonido no se conserva, aunque no entre ninguno del exterior, porque se puede hacer lo. No se puede hacer eso con la carga, así que la afirmación no es trivial.

Answer 3

Se podría imaginar una teoría del electromagnetismo en la que se permitiera que la carga de las partículas "fundamentales" de la teoría (ciñámonos a los protones) cambiara con el tiempo. En este tipo de teorías, los sistemas cerrados no tienen la propiedad de que la carga neta en su interior es constante. El principio de conservación de la carga es una afirmación que dice que ninguna de estas teorías puede describir la realidad tal y como la observamos.

Tu último párrafo es correcto en el sentido de que el principio de conservación de la carga implica que la única manera de que la suma de la carga en un sistema cambie es a través de la transferencia de carga dentro o fuera del sistema. Esto no excluye los procesos en los que, por ejemplo, podemos tener una partícula neutra que se descompone en una partícula con carga positiva y otra con carga negativa (en la práctica, desintegración beta ), por lo que la afirmación "la carga no puede crearse ni destruirse" depende un poco de lo que se entienda exactamente por "crear" y "destruir".

Answer 4

Estas afirmaciones no son circulares, sino que equivalente se puede suponer que una es cierta y la otra se deduce. Es decir:

si

R: Un sistema cerrado es un sistema físico que no permite la transferencia de carga.

y

B: La suma algebraica de todas las cargas eléctricas en cualquier sistema cerrado es constante.

son ciertas entonces podemos concluir que:

C: La carga eléctrica neta no puede crearse ni destruirse.

Del mismo modo, si A y C son verdaderas, podemos concluir B.

Esto es similar a la geometría, donde puedes postular la existencia de líneas paralelas y luego demostrar que la suma de los ángulos de un triángulo es 180°, o puedes postular que la suma de los ángulos es la misma para cada triángulo y demostrar que las líneas paralelas existen.

Circular El razonamiento es una falacia que aparece cuando alguien intenta probar una declaración utilizando una declaración equivalente como suposición. Este no es el caso de las leyes de conservación, que se postulan, no se demuestran.

Answer 5

Sí, está diciendo que la única manera de cambiar la suma de la carga en un sistema es a través de la transferencia dentro o fuera del sistema. Sin embargo, "la carga no puede crearse ni destruirse" no es estrictamente exacto. Por ejemplo, si un positrón con carga positiva y un electrón con carga negativa colisionan, pueden "aniquilarse", dejando fotones sin carga. Esto no cambia la red carga, pero sí "destruye cargas".