质量守恒定律

质量守恒定律（law/principle of conservation of mass）是自然界普遍存在的基本定律之一。此定律指出，对于任何一个物质和能量的所有转移都封闭的系统（封闭系统）而言，系统的质量必须随时间推移保持不变；又因系统质量不能改变，所以系统的量既不能添加亦不能移除。据此，质量的量值随着时间变化并不改变而是守恒的。这定律意味着质量既不能被创造也不能被破坏，尽管它可能在空间中重新排列，或者与之相关的实体可能在形式上发生变化，例如在化学反应中，反应前化学成分的质量是等于反应后分子的总质量。

俄国科学家米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫在1756年借由实验发现了质量守恒定律，因此确定燃素说是错误的^[1][2][3]

安托万-洛朗·德·拉瓦锡发现了质量守恒定律，也带来许多十九世纪的新发现。约瑟夫·普鲁斯特的定比定律及约翰·道尔顿的原子论都是由拉瓦锡的发现而衍生的。拉瓦锡的量化实验也发现了燃烧和氧气的关系，否定了以往认知燃烧和燃素有关的理念

因此，在孤立系统中的任何化学反应和低能量热力学过程期间，反应物或起始材料的总质量必须等于产物的质量。质量守恒的概念在化学，力学和流体动力学等许多领域得到了广泛的应用。历史上，米哈伊尔·罗蒙诺索夫和安托万·拉瓦锡分别独立发现了化学反应中的质量守恒。从炼金到化学的现代自然科学，这一规律的制定至关重要。

质量的守恒只是近似的，被认为是来自经典力学的一系列假设的一部分。在质量 - 能量等价的原则下，必须对该定律进行修改，使其符合量子力学和狭义相对论的规律，即能量和质量形成一个守恒量。对于非常有能量的系统来说，质量守恒是不成立的，核反应和粒子物理学中的粒子 - 反粒子湮灭就是这种情况。

质量在开放系统中通常也不守恒。当各种形式的能源和物质被允许进出系统时就是这种情况。然而，除非涉及放射性或核反应，否则从热量，机械功或电磁辐射等系统逸出的能量通常太小而不能被测量为系统质量的下降。

对于涉及大引力场的系统，必须考虑广义相对论，其中质能守恒成为一个更为复杂的概念，受到不同定义的限制，质量和能量也不如严格守恒狭义相对论。

化学领域的质量守恒定律

质量守恒定律：任何一种化学反应，其反应前后的质量总是不变的。但是，一个物体在作用时需要在密闭的环境下，质量才会相同，若是在大气中，质量会变重，是因为与空气结合。

• 物质不会凭空消失，若反应前后质量减少，代表产生的物质散失在空气中。
• 物质不会无中生有，若反应后质量增加，代表外界的物质参与反应。

化学反应因没有原子变化，质量总是守恒的（无论是动质量还是静质量）。根据道尔顿的原子说，化学反应只是物质中原子的重新排列，反应前后原子种类及数目不变，又每个原子有固定质量，所以反应前后总质量不变。具体来说，化学反应里面，物质的元素数目无论在反应前或反应后，都是一样。化学反应中的质量守恒包括原子守恒、电荷守恒、元素守恒等几个方面。

化学领域的质量守恒定律，实际上就是艾萨克·牛顿的"物质不灭定律"^[4]。

物理学领域的质量守恒定律

牛顿力学的质量守恒定律，与化学领域的质量守恒定律是相同的，都可以称为"静止质量守恒定律"，这个定律在现代物理学体系内不再成立，取而代之的是"运动质量守恒定律",不会混淆时也简称"质量守恒定律"。

核反应中由于原子核本身发生了变化，且反应产生的原子核碎片具有极高的速度，因此静质量是不守恒的，反应前后的质量亏损服从质能方程，这也是核武器的理论原理。但在核反应前后能量守恒，所以其运动质量也是守恒的。在相对论中，(运动)质量守恒和能量守恒可以合并为一个定律。

参见

• 能量守恒定律
• 动量守恒定律
• 角动量守恒定律
• 电荷守恒定律

参考

1. Volkenstein, Mikhail V. Entropy and Information illustrated. Springer Science & Business Media. 2009: 20 [2017-12-17]. ISBN 978-3-0346-0078-1. （原始内容存档于2020-07-29）. Extract of page 20 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
2. Okuň, Lev Borisovič. Energy and Mass in Relativity Theory. World Scientific. 2009: 253 [2017-12-17]. ISBN 978-981-281-412-8. （原始内容存档于2020-07-29）. Extract of page 253 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
3. Lewis, David. Early Russian Organic Chemists and Their Legacy illustrated. Springer Science & Business Media. 2012: 29 [2017-12-17]. ISBN 978-3-642-28219-5. （原始内容存档于2020-07-29）. Extract of page 29 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
4. 虽然也称为质量守恒，但具有不同的本质，物质不灭的本义是物质不会被消灭。核反应中，发生质量亏损，质量转化为能量，所以物质不灭不再成立。