Legea conservării masei - Todd Ramsey

Urmăreşte lecţia întreagă: http://ed.ted.com/lessons/the-law-of-conservation-of-mass-todd-ramsey

Totul în univers are masă — de la cel mai mic atom până la cea mai mare stea. Dar masa a rămas constantă de-a lungul existenţe întregului univers în pofida nașterii sau dispariţiei stelelor, planetelor şi oamenilor. Cum se dilată universul menţinându-şi aceeaşi masă? Todd Ramsey răspunde la această întrebare explicând legea conservării masei.

Lecţie de Todd Ramsey, animaţie de Vegso/Banyai.

De unde vin toate lucrurile astea?

Această piatră? Acea vacă?
Inima ta?

Nu lucrurile în sine, ci materia
din care sunt făcute:

atomii care stau la baza
tuturor lucrurilor.

Ca să răspundem la această întrebare,
analizăm legea conservării masei:

în cazul un sistem izolat,

definit de limite pe care materia
și energia nu le pot trece,

masa, adică materia și energia
din interiorul său,

nu poate fi nici creată, nici distrusă.

Universul, din câte ştim,
e un sistem izolat.

Dar înainte, să luăm exemplu
un sistem mai mic și mai simplu.

Avem 6 atomi de carbon, 12 de hidrogen
și 18 de oxigen.

Cu puțină energie,
încep să se mişte.

Atomii pot crea legături între ei,
rezultând molecule.

Iată apa
și iată dioxidul de carbon.

Nu putem crea sau distruge masa.

Trebuie să ne descurcăm cu ce avem.
Ce putem face?

Aha! Au personalitate proprie.

Au format mai mulți atomi de dioxid
de carbon și de apă, 6 de fiecare.

Adăugând puțină energie îi reorganizăm
într-o moleculă de zahăr și ceva oxigen.

Toți atomii sunt implicați: 6 de carbon,
12 de hidrogen și 18 de oxigen.

Energia aplicată e acum stocată
în legăturile interatomice.

Putem reelibera energia, descompunând
zahărul în apă și dioxid de carbon

și obţinem aceiași atomi.

Să dăm deoparte câțiva atomi
și să încercăm ceva mai exploziv.

Acesta e metanul,
frecvent asociat cu flatulența la vaci,

dar folosit și drept combustibil
pentru rachete.

Dacă adăugăm oxigen și puțină energie,

ca cea a unui chibrit aprins,

arde, obținându-se dioxid de carbon,
apă și mai multă energie.

Metanul a avut la început
4 atomi de hidrogen,

iar la sfârșit avem tot 4,
încorporați în 2 molecule de apă.

Pentru un final grandios, să ne uităm
la propan, un alt gaz explozibil.

Adăugăm oxigen, îl aprindem și explodează,

și obținem mai multă apă
și dioxid de carbon.

De data aceasta obținem trei CO2

pentru că molecula de propan
avea inițial trei atomi de carbon

care nu au unde să se ducă.

Sunt multe reacții pe care să le ilustrăm
cu acest set mic de atomi

și legea conservării masei
se aplică mereu.

Materia și energia
care intră într-o reacție chimică

se regăsesc la sfârșitul acesteia.

Dacă masa nu poate fi creată sau distrusă,
de unde vin acești atomi?

Să dăm timpul înapoi și să vedem.

Înapoi, mai înapoi
și mai înapoi... prea mult!

Gata, până aici!

Big Bang-ul.

Hidrogenul s-a format într-o „supă
primordială” de particule

în primele 3 minute
de după naşterea universului.

În timp, grupuri de atomi
s-au adunat formând stele.

Elementele ușoare eliberate prin reacții
nucleare în aceste stele,

ca hidrogenul și heliul,

au format elemente mai grele,
precum carbonul și oxigenul.

La prima vedere, aceste reacții
par să încalce legea

pentru că eliberează o cantitate
uimitoare de energie aparent de nicăieri.

Cu toate acestea,
datorită celebrei ecuații a lui Einstein

știm că energia e echivalentă cu masa.

Masa totală a atomilor inițiali
e puțin mai mare

decât masa
tuturor produselor rezultate,

iar diferența de masă corespunde energiei

radiată de stea sub formă de lumină,
căldură și particule energetice.

În cele din urmă, această stea
a devenit o supernovă

și și-a risipit elementele în spațiu.

Acestea s-au întâlnit și au fuzionat
cu alți atomi de supernove,

au format Pământul

și 4.6 miliarde ani mai târziu
s-au adunat și și-au jucat rolul

în micul nostru sistem izolat.

Dar nu-s nici pe departe
la fel de interesanți ca atomii

care te formează pe tine, acea vacă,
sau această piatră.

De aceea – cum spunea renumitul
Carl Sagan – toți suntem praf de stele.