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エネルギー保存の法則と質量保存の法則

「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? お返事待っています。

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  • 物理学
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  • ryumu
  • 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??・・・

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質問者からのお礼

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。

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  • 回答No.2
  • snak2
  • 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。

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