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エネルギー保存の法則と質量保存の法則

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「エネルギー保存の法則」を「質量保存の法則」まで含めた形で表現するにはどうすればいいでしょうか?
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質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.1
レベル10

ベストアンサー率 44% (65/145)

えっとですね、これは完全な記述は難しいと思いますよ。これは化学反応前後におけるエネルギー保存則の記述ということでしょう?
でもおもしろそうですね。

まず「エネルギー保存則」ですが、これは”孤立系”(他との相互作用が無い系)で初めて成り立つ法則です。従って、孤立系では反応後にでた熱は生成分子の何らかのエネルギーに含まれることになります。

一方、「質量保存の法則」は”化学反応における反応物質の質量の総和は、反応の前後で同じである”という法則です。この法則をエネルギー保存則にあらわに出すなら、式の中に質量を含む項と含まない項に分ける必要がありますね。しかも反応熱などというのも考慮する必要があります。

まあ、あえて質量が関与している項の引き出しを考えてみましょうか。おおざっぱですが・・・

では考えられるエネルギーは何か?

まず、反応前後の各分子の位置エネルギーなどのいわゆるポテンシャルエネルギーというのもありますね。これをVとしましょう。ただし、これは分子内における相互作用(化学結合等)は含まないことにします。あくまで分子外から及ぼされるものとします。

次は分子の運動エネルギーですね。これは一般に、

(質量)×(速度の2乗)÷2

で表せる量です。これは厳密には”並進運動のエネルギー”とよばれるものです。これをKと表します。
しかし分子には並進運動以外に、回転そして振動という運動もありますよね。
ここで重要なのは、化学反応によって物質はその構造を変化させ得るということです。これら回転および振動の運動エネルギーをまとめてTとします。これは当然質量が関与しますが、構造によって表現式はそれぞれ異なるはずです。KもTもいわゆる”熱”として観測されるものです。

さらに忘れてはならないのが、化学反応は”分子内の化学結合のエネルギー”を変化させ得るということです。この分子”内”の化学結合のエネルギーをQとします。

すると全エネルギーは、

E=V+K+T+Q

となります。したがって、Tを質量をあらわにして表現出来れば、あとは何とかして、反応前後の質量を計算して比較すれば、いいのではないのでしょうか?

・・てやっぱり難しいんじゃない??・・・
お礼コメント
isshy1151

お礼率 41% (40/96)

ごていねいなお応えありがとうございました。
でも、この問題ってかなり難しいですよね。
投稿日時 - 0000-00-00 00:00:00
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  • 回答No.2
レベル5

ベストアンサー率 20% (1/5)

E=mc^2 エネルギー=質量×(光速度)×(光速度) をエネルギー保存の式の両辺に追加すればいいのでは。
E=mc^2
エネルギー=質量×(光速度)×(光速度)

をエネルギー保存の式の両辺に追加すればいいのでは。


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