Massenerhaltungssatz
Der Massenerhaltungssatz ist der Erhaltungssatz der Masse und über die Äquivalenz von Masse und Energie mit dem Energieerhaltungssatz gekoppelt. (Dieser besagt jedoch keinesfalls, dass die Masse erhalten bleibt. Die Paarvernichtung, bei der ein Elektron und ein Positron vernichtet werden und zwei masselose Photonen erzeugt werden, wäre ein einfaches Gegenbeispiel.)
Da diese Umwandlung aber vor allem bei Kernspaltung und Kernfusion auftritt (Massendefekt) und auch nur einen geringen Bruchteil der Masse ausmacht, sagt man, dass die Gesamtmasse eines abgeschlossenen Systems sich nicht ändere. Seine größte praktische Bedeutung hat der Massenerhaltungssatz in der Chemie.
Chemie
1748 war es Michail Wassiljewitsch Lomonossow, der dieses Gesetz postulierte. Ausformuliert wurde das Gesetz der Erhaltung der Massen 1789 von Antoine Laurent de Lavoisier: Bei einer chemischen Reaktion ist die Summe der Masse der Edukte gleich der Summe der Masse der Produkte. Da vor der Entdeckung des Sauerstoffs bei Verbrennungen dieses Gesetz nicht angewandt werden konnte, wurde als Hilfskonstruktion die Phlogistontheorie entwickelt. Heute gilt dieses Gesetz als erstes chemisches Grundgesetz.
Veranschaulichung
- Wenn man Kohle verbrennt, bleibt Asche zurück. Die Asche ist leichter als der Ausgangsstoff Kohle
- Wenn man ein Stück Eisenwolle stark entzündet, entsteht ein grau-blauer Feststoff. Dieser ist deutlich schwerer als der Ausgangsstoff Eisenwolle.
Was bei einer solchen Betrachtung nicht beachtet wurde ist, dass nicht alle Reaktionsprodukte beachtet wurden. Wenn Kohle verbrennt, entsteht Rauch (Gas). Auch dieser hat eine Masse. Wenn die Eisenwolle erhitzt wird, verbindet sie sich mit dem Sauerstoff der sie umgebenden Luft. Auch der Sauerstoff hat eine Masse.
Wenn man diese Reaktionen in einem abgeschlossenen Gefäß durchführt, wird man feststellen, dass die Masse des Gefäßes konstant bleibt.