หลักการอนุรักษ์มวลระบุว่ามวลไม่สามารถสร้างหรือทำลายในระบบปิดได้ แนวคิดพื้นฐานนี้เชื่อมโยงสาขาวิชาวิทยาศาสตร์หลายแขนง รวมถึงพลังงาน สสาร เคมี ฟิสิกส์ กลศาสตร์ กฎฟิสิกส์ และพลศาสตร์ของไหล
ในวิชาเคมี การอนุรักษ์มวลถือเป็นสิ่งสำคัญในการปรับสมดุลสมการทางเคมี กฎข้อนี้บอกเป็นนัยว่ามวลของสารตั้งต้นในปฏิกิริยาเคมีจะต้องเท่ากับมวลของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาปฏิกิริยาง่ายๆ ระหว่างก๊าซไฮโดรเจน ( \(H_2\) ) และก๊าซออกซิเจน ( \(O_2\) ) เพื่อสร้างน้ำ ( \(H_2O\) )
สมการ: \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\)
มวลรวมของก๊าซไฮโดรเจน 2 โมเลกุลและก๊าซออกซิเจน 1 โมเลกุลก่อนปฏิกิริยาจะเท่ากับมวลของน้ำ 2 โมเลกุลที่เกิดขึ้นหลังปฏิกิริยา นี่แสดงให้เห็นว่ามวลถูกอนุรักษ์ไว้อย่างไร แม้ว่าสารตั้งต้นจะเปลี่ยนเป็นสารต่างๆ ก็ตาม
ฟิสิกส์ศึกษาการอนุรักษ์มวลในบริบทต่างๆ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงพลังงานและพลศาสตร์ของไหล ตามกฎหมาย ในระบบปิด มวลจะคงที่เมื่อเวลาผ่านไป
ในขอบเขตของพลังงาน สมการที่มีชื่อเสียงของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ \(E=mc^2\) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างมวล ( \(m\) ) และพลังงาน ( \(E\) ) โดยที่ \(c\) เป็น ความเร็วแสง สมการนี้เสนอว่ามวลสามารถแปลงเป็นพลังงานและในทางกลับกัน แต่ปริมาณมวลและพลังงานทั้งหมดในระบบยังคงที่
ในพลศาสตร์ของไหล การอนุรักษ์มวลแปลเป็นหลักการของความต่อเนื่อง สำหรับของไหลที่ไม่สามารถอัดตัวได้ซึ่งไหลผ่านท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน อัตราการไหลของมวลจะต้องคงที่ ซึ่งสามารถอธิบายได้โดย \(A_1V_1 = A_2V_2\) โดยที่ \(A\) คือพื้นที่หน้าตัดของท่อ และ \(V\) คือความเร็วของของไหล สมการนี้ช่วยให้แน่ใจว่ามวลเข้าและออกจากส่วนของท่อในปริมาณเท่ากัน ซึ่งแสดงถึงการอนุรักษ์มวลในขณะดำเนินการ
การอนุรักษ์มวลยังมีบทบาทสำคัญในกลศาสตร์และกฎฟิสิกส์ที่กว้างขึ้น เช่น กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ตัวอย่างเช่น โมเมนตัมของระบบจะยังคงอยู่ในกรณีที่ไม่มีแรงภายนอก หากวัตถุสองชิ้นชนกัน มวลรวมก่อนและหลังการชนจะไม่เปลี่ยนแปลง แม้ว่าวัตถุอาจเปลี่ยนรูปร่าง ความเร็ว หรือทิศทางก็ตาม
ในบริบทของกฎฟิสิกส์ การอนุรักษ์มวลเป็นหลักการพื้นฐานที่สนับสนุนแนวคิดการอนุรักษ์พลังงาน หลักการเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของระบบทางกายภาพ ตั้งแต่เครื่องจักรธรรมดาไปจนถึงโครงสร้างที่ซับซ้อน
การทดลองง่ายๆ หลายอย่างสามารถแสดงให้เห็นถึงการอนุรักษ์มวลได้ ตัวอย่างหนึ่งคือการละลายเกลือในน้ำ ขั้นแรก ให้วัดมวลของน้ำและเกลือแยกกัน จากนั้นจึงรวมในบีกเกอร์เพื่อละลายเกลือ มวลรวมของบีกเกอร์กับสารละลายเกลือจะเท่ากับผลรวมของมวลน้ำและเกลือแต่ละก้อน ซึ่งแสดงให้เห็นการอนุรักษ์มวล
การทดลองอีกอย่างหนึ่งเกี่ยวข้องกับระบบปิด เช่น บอลลูนที่เต็มไปด้วยอากาศ หากบอลลูนถูกชั่งน้ำหนัก จากนั้นพองตัว และชั่งน้ำหนักอีกครั้งโดยไม่ให้อากาศเล็ดลอดออกไป มวลจะยังคงเท่าเดิม นี่แสดงให้เห็นว่าแม้รูปร่างและปริมาตรจะเปลี่ยนไป มวลภายในระบบปิดก็ยังได้รับการอนุรักษ์ไว้
การอนุรักษ์มวลเป็นแนวคิดพื้นฐานที่นำไปใช้กับสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย ไม่ว่าจะในปฏิกิริยาเคมี การเปลี่ยนแปลงพลังงาน พลศาสตร์ของไหล หรือระบบเครื่องกล หลักการที่ว่ามวลไม่สามารถสร้างหรือทำลายในระบบปิดเป็นสิ่งที่สังเกตได้อย่างสม่ำเสมอ การทำความเข้าใจหลักการนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักศึกษาและนักวิทยาศาสตร์ เนื่องจากเป็นพื้นฐานสำหรับความเข้าใจส่วนใหญ่ของเราเกี่ยวกับโลกทางกายภาพ
