質量守恒（Conservation of Mass）

質量守恒（Conservation of Mass）
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯 　　

質量守恒或物質不滅定律（The law of conservation of mass/matter）又稱落蒙諾索-拉瓦節定律（Lomonosov-Lavoisier law）：說明在密閉系統中質量保持定值與系統內的反應過程無關。換句話說物質不能被生成與破壞，只會進行重組的反應。這意味著在密閉系中的化學反應其反應物的總質量必等於生成物的總質量。在狹義相對論與量子力學提出前，質量守恒定律能說明一般古典物理的現象。這個有歷史性的概念廣泛應用在許多科學領域上，如：化學、力學及流體力學。

歷史的發展與重要性 　　

在西元13世紀時Nasīr al-Dīn al-Tūsī 已提出質量守恒定律初步但不完整的概念，他認為物質能改變但不會消失。到了1789年拉瓦節首先有系統且清楚地提出質量守恒定律，因此拉瓦節被譽為近代化學之父。然而早在1748年Mikhail Lomonosov就已表達出相同的想法並已得到實驗的應證。

在歷史上由於地球大氣所產生之氣體浮力的關係，使質量守恒定律經長達千年的時間無法得到驗證，直到真空幫浦發明後才使氣體的重量能精確量度。質量守恒定律是人類科學由煉金術轉變成現代化學的重要關鍵。當科學家經由精確的測量瞭解物質是不會消失的，因此他們能以定量的方式來研究物質間的轉換。 　　 　　

相同的觀念我們也可以將其用於化學元素上，在所有化學過程與轉換上（包含燃燒與新陳代謝）其反應前後元素的總質量是不變的。這個定律在世界各地廣泛地為科學家所應用。

總結 　　

在狹義相對論中質量守恒定律不適用。依古典物理學理論，系統中所含粒子的總質量與它們的質量總和相等，但在狹義相對論中則不然。由質能互換公式可知反應後系統中質量的總和小於反應前粒子質量總和，而其質量減少量稱為質量損失（mass defect），結合能（binding energy）也可依此測得。這個強作用力使粒子與粒子可互相結合在一起，質量損失愈大代表其結合能也越大。質量守恒定律也能應用在系統結合時的能量守恒與動量守恒上，並且也能解釋粒子的成對產生（Pair production）。