द्रव्यमान के संरक्षण का सिद्धांत बताता है कि बंद प्रणाली में द्रव्यमान का निर्माण या विनाश नहीं किया जा सकता है। यह मौलिक अवधारणा ऊर्जा, पदार्थ, रसायन विज्ञान, भौतिकी, यांत्रिकी, भौतिकी के नियमों और द्रव गतिकी सहित कई वैज्ञानिक विषयों को जोड़ती है।
रसायन विज्ञान में, रासायनिक समीकरणों को संतुलित करते समय द्रव्यमान का संरक्षण महत्वपूर्ण होता है। इस नियम का तात्पर्य है कि रासायनिक प्रतिक्रिया में अभिकारकों का द्रव्यमान उत्पादों के द्रव्यमान के बराबर होना चाहिए। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन गैस ( \(H_2\) ) और ऑक्सीजन गैस ( \(O_2\) ) के बीच पानी ( \(H_2O\) ) बनाने की सरल प्रतिक्रिया पर विचार करें।
समीकरण: \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\)
प्रतिक्रिया से पहले हाइड्रोजन गैस के 2 अणुओं और ऑक्सीजन गैस के 1 अणु का कुल द्रव्यमान प्रतिक्रिया के बाद उत्पादित पानी के 2 अणुओं के द्रव्यमान के बराबर होता है। यह दर्शाता है कि द्रव्यमान कैसे संरक्षित रहता है, भले ही अभिकारक अलग-अलग पदार्थों में परिवर्तित हो जाएं।
भौतिकी ऊर्जा परिवर्तन और द्रव गतिकी सहित विभिन्न संदर्भों में द्रव्यमान के संरक्षण की खोज करती है। नियम के अनुसार, एक बंद प्रणाली में, द्रव्यमान समय के साथ स्थिर रहता है।
ऊर्जा के क्षेत्र में, अल्बर्ट आइंस्टीन का प्रसिद्ध समीकरण, \(E=mc^2\) , द्रव्यमान ( \(m\) ) और ऊर्जा ( \(E\) ) के बीच संबंध दर्शाता है, जिसमें \(c\) प्रकाश की गति है। यह समीकरण बताता है कि द्रव्यमान को ऊर्जा में और इसके विपरीत परिवर्तित किया जा सकता है, लेकिन सिस्टम में द्रव्यमान और ऊर्जा की कुल मात्रा स्थिर रहती है।
द्रव गतिकी में, द्रव्यमान का संरक्षण निरंतरता के सिद्धांत में बदल जाता है। अलग-अलग व्यास वाले पाइप से बहने वाले एक असंपीड़ित द्रव के लिए, द्रव्यमान प्रवाह दर स्थिर रहनी चाहिए। इसे \(A_1V_1 = A_2V_2\) द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जहाँ \(A\) पाइप का अनुप्रस्थ-काट क्षेत्र है और \(V\) द्रव वेग है। यह समीकरण सुनिश्चित करता है कि द्रव्यमान की समान मात्रा पाइप के एक भाग में प्रवेश करती है और बाहर निकलती है, जो क्रिया में द्रव्यमान के संरक्षण को दर्शाता है।
द्रव्यमान का संरक्षण यांत्रिकी और भौतिकी के व्यापक नियमों, जैसे कि न्यूटन के गति के नियमों में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, बाहरी बलों की अनुपस्थिति में किसी प्रणाली की गति संरक्षित रहती है। यदि दो वस्तुएँ आपस में टकराती हैं, तो टक्कर से पहले और बाद में कुल द्रव्यमान अपरिवर्तित रहता है, भले ही वस्तुएँ अपना आकार, गति या दिशा बदल सकती हैं।
भौतिकी के नियमों के संदर्भ में, द्रव्यमान का संरक्षण एक अंतर्निहित सिद्धांत है जो ऊर्जा के संरक्षण की अवधारणा का समर्थन करता है। ये सिद्धांत सरल मशीनों से लेकर जटिल संरचनाओं तक भौतिक प्रणालियों के व्यवहार को समझने में महत्वपूर्ण हैं।
कई सरल प्रयोग द्रव्यमान के संरक्षण को प्रदर्शित कर सकते हैं। इसका एक उदाहरण पानी में नमक को घोलना है। शुरू में, पानी और नमक के द्रव्यमान को अलग-अलग मापा जाता है और फिर नमक को घोलने के लिए एक बीकर में मिलाया जाता है। नमक के घोल के साथ बीकर का कुल द्रव्यमान पानी और नमक के अलग-अलग द्रव्यमानों के योग के बराबर होता है, जो द्रव्यमान के संरक्षण को दर्शाता है।
एक अन्य प्रयोग में बंद प्रणाली शामिल है, जैसे कि हवा से भरा गुब्बारा। यदि गुब्बारे का वजन किया जाए, फिर उसे फुलाया जाए, और बिना हवा को बाहर निकलने दिए फिर से वजन किया जाए, तो द्रव्यमान वही रहेगा। इससे पता चलता है कि आकार और आयतन में परिवर्तन होने पर भी बंद प्रणाली के भीतर द्रव्यमान संरक्षित रहता है।
द्रव्यमान का संरक्षण एक मौलिक अवधारणा है जो वैज्ञानिक विषयों की एक विस्तृत श्रृंखला में लागू होती है। चाहे रासायनिक अभिक्रियाएँ हों, ऊर्जा परिवर्तन, द्रव गतिकी या यांत्रिक प्रणाली, यह सिद्धांत कि बंद प्रणाली में द्रव्यमान का निर्माण या विनाश नहीं किया जा सकता है, लगातार देखा जाता है। इस सिद्धांत को समझना छात्रों और वैज्ञानिकों दोनों के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह भौतिक दुनिया की हमारी अधिकांश समझ का आधार बनता है।
