¿Influye el fuego en el peso de un objeto en llamas?

Question

Sé que el fuego es una reacción química, y por esa razón no tiene masa, pero no estoy seguro de que este hecho sea suficiente para concluir que no tiene efecto sobre el peso de un objeto en llamas. Consideremos el caso de un globo, obviamente en este caso, el fuego tiene un efecto por el hecho bien conocido de que un globo consigue la flotabilidad calentando el aire de su interior, pero realmente quiero saber si tiene un efecto en un edificio en llamas por ejemplo, ¿pesa más o menos?

Answer 1

Los enlaces químicos, al igual que los nucleares, tienen una masa asociada.

Los nucleones constituyen la mayor parte de la masa del átomo, con unos 938 MeV por nucleón. La energía de enlace nuclear suele estar en la escala de unos pocos MeV, lo que significa que la diferencia de masa durante una reacción nuclear suele ser inferior al 1% de la masa de un protón.

Las reacciones químicas, en cambio, suelen estar en la escala de unos pocos eV. Esto significa que el cambio de masa de una reacción química será aproximadamente un millón de veces más débil que el de una reacción nuclear. Por eso se puede ignorar casi siempre cualquier efecto que tenga que ver con la masa de enlace químico de un átomo.

Answer 2

Hay que tener en cuenta tres cosas:

Masa de productos de la combustión

Como la combustión es, por definición, la combinación química del combustible con el oxígeno, la masa subirá. Si quemamos un material con un óxido volátil, como el carbono, la masa de material sólido restante bajará (pero realmente la masa perdida está presente en la atmósfera).

Disminución relativista de la masa debido a la liberación de energía química

Esto está cubierto en la respuesta de Slereah. En general, es insignificante.

Updraft

La combustión libera mucho calor, lo que reduce la densidad de los productos de la combustión y del aire circundante, provocando flotabilidad y, por tanto, corrientes de convección. Esta es la razón por la que la llama de una vela apunta hacia arriba.

Las corrientes de aire son lo suficientemente fuertes como para transportar pequeñas partículas. Verás pequeñas partículas rojas brillantes arrastradas por la corriente ascendente de una hoguera, y bastante más por la corriente ascendente de un fuego de leña en un hogar con chimenea. El humo no es más que pequeñas partículas de material (normalmente carbón sin quemar o cenizas quemadas) que se alejan del fuego por las corrientes de aire que produce.

El papel de seda fino, al quemarse, puede crear una corriente ascendente suficiente para levantar toda la hoja. Esto puede ser bastante aterrador si lo haces accidentalmente en el interior.

Así que el fuego no cambia el peso de nada, pero sí crea corrientes de aire capaces de levantar objetos.

Answer 3

La respuesta depende de la definición del sistema.

Imagina que un trozo de papel se quema en el aire para producir dióxido de carbono y agua.

1. Si el sistema incluye sólo el papel, el sistema perderá mucha masa al desprenderse el CO2 y el agua.

2. Si el sistema es el papel, el CO2 y el agua en un cuenco de cristal en contacto térmico con el resto del universo, el sistema perderá una pequeña cantidad de masa como resultado de la energía de la combustión que se transfiere al resto del universo.

3. Si el sistema está 2. pero encerrado en una esfera perfectamente reflectante en todas las longitudes de onda y aislado térmicamente del resto del universo, no habrá cambio de masa.