에너지 보존법칙과 질량 보존 법칙은 같이 존재하나요?

Question

물리 법칙중에서 유명한 에너지 보존법칙과 질량보존의 법칙은 하나의 현상에서 동시에 일어나는 법칙인가요?

아니면 각각 다른 환경에서

에너지 보존 법칙이 존재하고

질량보존법칙은 나타나지 않는 등의

서로 별개의 문제인가요?

에너지보존법칙과 질량보존법칙은 어떤 관계가 있나요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

에너지 보존 법칙과 질량 보존 법칙은 서로 다른 법칙이지만, 일부 상황에서는 같이 적용됩니다.

에너지 보존 법칙은 에너지가 물리적 시스템 내에서 변화할 때, 전체 에너지의 양은 일정하게 유지된다는 법칙입니다. 이 법칙은 에너지가 상호 변환이 일어날 때, 에너지의 양이 변하지 않는 것을 보장합니다.

반면에, 질량 보존 법칙은 물리적 시스템 내에서 질량의 양이 변하지 않는다는 법칙입니다. 이 법칙은 화학 반응, 원자핵 붕괴, 입자 생성 등의 상황에서 적용됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

에너지 보존법칙은 에너지가 다른 에너지로 전환될 때, 전환 전후의 에너지 총합은 항상 일정하게 보존된다는 법칙입니다.

질량 보존 법칙은 닫힌 계의 질량이 화학 반응에 의한 상태 변화에 상관없이 변하지 않고 계속 같은 값을 유지한다는 법칙입니다.

질량 보존의 법칙과 동일한 의미를 공유합니다. 질량은 곧 에너지이기 때문입니다.

Answer 3

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

에너지∙질량 보존 법칙

Energy-mass conservation law

반응 전후에 전체 질량과 전체 에너지가 보존됨을 의미하는 법칙이다.

고전적 질량과 에너지 보존

고전 물리에서는 에너지 보존과 질량 보존을 분리하여 다룬다. 독립적으로 격리된 시스템에서는 전체 에너지가 항상 일정하다는 것이 에너지보존법칙이다. 즉, 에너지는 갑자기 생기거나 사라지지 않으며, 항상 보존된다는 의미이다. 대신에 에너지는 다른 형태의 에너지로 변환은 가능하다. 예를 들어 줄어드는 운동 에너지 만큼 열에너지가 생기게 되면 전체 에너지는 일정하게 보존 될 수 있다.

그림 1. 운동에너지와 위치에너지 변환 (출처)

그림1에서의 예는 질량 m의 물체가 지상에서 서로 다른 높이에 있을 때 운동에너지와 위치에너지의 변화를 보여주는 그림이다.

물체의 높이가 바뀜에 따라 줄어드는 위치 에너지 만큼 물체의 운동에너지가 증가하여 총 에너지가 보존됨을 알 수 있다.