¿La masa de leña quemada sería igual a la masa de leña antes de la combustión?
Entonces, ¿de dónde viene ese calor?
Según la ecuación de Einstein, $E=mc^2$ ¿No debería haber algo de masa saliendo de la Tierra, lo que contradice la ley de conservación de la masa?
¿La masa de leña quemada sería igual a la masa de leña antes de la combustión?
No obtendrás una buena respuesta simplemente mirando la "leña quemada". La combustión está utilizando el oxígeno del aire, y está creando dióxido de carbono y muchos materiales volatilizados que se dispersarán en el aire. Pero podemos imaginar que la combustión se produce en una caja que está sellada para retener cualquier material (como el humo y los gases), pero que permite que la energía (quizás en forma de calor y luz) salga. Si se hace con una precisión muy alta, se encontraría una pequeña diferencia en la masa medida. La diferencia sería igual a la energía liberada durante la combustión.
Un valor generoso para la cantidad de energía liberada debido a la combustión sería $20MJ/kg$ . Si se combustiona un $1kg$ en presencia de suficiente oxígeno, entonces el déficit de masa sería del orden de $$m = \frac{E}{c^2} $$ $$m = \frac{2\times 10^7 J}{9.0\times 10^{16}\frac{m^2}{s^2}}$$ $$m = 2.2\times10^{-10}kg$$ Esta diferencia en un $1kg$ la masa no es medible.
Con diferencias tan pequeñas, podemos suponer que la masa se conserva durante las reacciones químicas. Cuando se consideran las reacciones nucleares, la cantidad de masa convertida se vuelve lo suficientemente grande como para ser medida y la ley de conservación de la masa tiene que ser modificada.
La ley de la conservación de la masa fue superada por la ley más general de la conservación de la energía cuando se comprendió que la masa y la energía eran equivalentes. De todos modos, tienes razón. La masa de los productos de la combustión siempre será menor que la masa de los materiales originales. La diferencia es equivalente a la energía producida.
Creo que esto lo resuelve todo, está ligeramente adaptado de la wikipedia.
"El concepto de conservación de la materia, estrechamente relacionado con el anterior, se ha demostrado válido en química hasta una aproximación tan alta que sólo ha fallado para las altas energías tratadas por los posteriores refinamientos de la teoría de la relatividad, pero por lo demás sigue siendo útil y suficientemente preciso para la mayoría de los cálculos químicos, incluso en la práctica moderna."
Y Einstein tenía otras percepciones y significados para esta ecuación.
Si sumamos la energía y la masa encontraremos que se suma a la masa total de la madera original. La energía total del sistema se conserva, esto siempre será cierto.
Si sólo se observa la madera rara y quemada, se encontrará una discrepancia. Esto se debe a que parte de la masa se perdió en el humo. Si se mide la masa del humo y de la madera se estará en un acuerdo casi exacto con la masa original, ya que la energía/masa perdida por el calor es insignificante comparada con estos valores.
La madera no entra en combustión espontánea. No podríamos tener bosques si lo hiciera. Se requiere energía adicional para encender la madera. Así que no, no se viola la ley de conservación de la energía/masa. Tenemos que considerar el sistema como un todo para reunir todo. Pero si lo hacemos, no encontramos ninguna violación.
La masa del material original es igual a la masa del producto de la combustión. Hay que tener en cuenta el dióxido de carbono y el oxígeno, no sólo la madera y la ceniza.
La energía se almacena químicamente antes de ser liberada. No siempre que se almacena energía es en forma de masa adicional. Para el tema de la pérdida de masa, mira la interacción débil, Einstein está fuera del tema de la quema de madera.
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