Behoudswet

Een van die mees fundamentele eienskappe van materie is die behoud van 'n sekere aantal eienskappe. Aan die einde van die 18e eeu het die skeikundige Antoine Lavoisier ontdek dat massa nie vernietig of geskep kan word nie. In die 19e eeu is die eerste wet van die termodinamika oor die behoud van energie geformuleer. Analoog hieraan is die wet van die behoud van meganiese energie in die meganika. Die behoudswette van die klassieke meganika kan met sekere korreksies ook toegepas word in vertakkinge van die moderne fisika, byvoorbeeld die relatiwiteitsteorie, die kwantummeganika en die elementêre deeltjieteorie.

Namate die wetenskap gevorder het, het wetenskaplikes beset dat sekere fisiese groothede nie net kan verdwyn nie. Intuïtief voel 'n mens dat dit baie logies klink, maar die wetenskap moes ver vorder om dit te kon bewys. In die 18e eeu het Lavoisier die stowwe wat aan chemiese reaksies deelneem, voor en na die reaksie noukeurig geweeg en tot die gevolgtrekking gekom dat die materie nie verlore gaan nie. Dit het aanleiding gegee tot die wet van behoud van materie. Hierdie wette het nie tot materie beperk gebly nie. Later is die wet van behoud van momentum geformuleer.

Die momentum van 'n bewegende liggaam word gedefinieer as die massa vermenigvuldig met die snelheid waarteen dit beweeg. Hieruit volg dat as 'n volmaak elastiese bal teen 'n harde muur gegooi word, dit teen dieselfde snelheid van die muur sal wegspring as die snelheid waarteen dit die muur getref het. Iemand sal dadelik die opmerking maak dat daar nie so iets soos " 'n volmaak elastiese bal" bestaan nie. Tog is daar deeltjies wat as "volmaak elasties" beskou kan word - atome en molekules van gasse, byvoorbeeld.

Die wet van behoud van momentum geld net as daar geen eksterne krag op die bewegende massa inwerk nie. ʼn Tipiese voorbeeld van so 'n eksterne krag is wrywingskrag. Saam met hierdie wet kry ons die wet van behoud van hoekmomentum. As 'n liggaam in 'n sirkel beweeg, is die hoekmomentum gelyk aan die momentum vermenigvuldig met die straal van die sirkel. Die volgende vraag wat ontstaan, is: waar sien ʼn mens dit in die natuur?

Die sonnestelsel kan beskou word as 'n stelsel waarop geen eksterne kragte inwerk nie. Die aarde beweeg al baie miljoene jare om die son en behou sy momentum en hoekmomentum. Die behoudswette wat tot dusver bespreek is, is van toepassing op deeltjies of materie. Daar is egter in die termodinamika ook behoudswette wat intuïtief nie so duidelik is nie. Daar is byvoorbeeld vasgestel dat warmte iets is wat nie 'n behoudswet gehoorsaam nie. Tydens 'n termodinamiese proses kan warmte verdwyn sander dat dit weggelei word. Die behoudswet wat hier van toepassing is, lui dat warmte plus arbeid behoue bly.