پایستگی جرم ـ انرژی

مفهوم «شیمی نوین» یا «شیمی مدرن»، نخستین بار در کتاب شیمی‌دان شکاک آورده شد. این کتاب توسط رابرت بویل در سال ۱۶۶۱ در شهر لندن انتشار یافت. رابرت بویل برای اولین بار در این کتاب میان شیمی و کیمیا تفاوت قائل و پس از آن شیمی با تلاش‌های آنتوان لاووازیه و ارائه قانون پایستگی جرم، به یک دانش تکامل‌یافته تبدیل شد.

در اکثر مواد مکانیکی، با اعمال نیروی محوری و افزایش طول یک المان، شاهد کشش در آن محور خواهیم بود. با توجه به افزایش حجم صورت گرفته و فرض این موضوع که تا حد خوبی چگالی المان ثابت می‌ماند، پایستگی جرم حکم می‌کند که حجم کلی المان تغییر نکند و با افزایش طول در یک جهت، شاهد کاهش سطح مقطع برای ثابت ماندن حجم و در نتیجه جرم خواهیم بود. البته این نتیجه صرفا یک مثال از چگونگی کارکرد ضریب پواسون بوده و به عنوان اثبات پذیرفته نیست.

خواجه نصیر طوسی عقیده داشت ماده می‌تواند تغییر کند اما نمی‌تواند ناپدید شود. او نوشت: «ماده نمی‌تواند ناپدید شود اما می‌تواند شکل، حالت، ترکیبات، رنگ و مشخصات دیگر خود را عوض کند و به یک ترکیب یا عنصر دیگر تبدیل شود». پانصد سال بعد، میخاییل لومونسف (۱۷۱۱–۱۷۶۵) و لاوازیه (۱۷۴۳–۱۷۹۴) قانون پایستگی جرم را ایجاد کردند و همان ایده را پیاده‌سازی کردند.

آنتوان لاووازیه در سال ۱۷۸۹ قانون پایستگی جرم را مطرح کرد که به قانون لاووازیه نیز مشهور شد. در این هنگام قوانین شیمی کمی قوی‌تر شد به گونه‌ای که پیش‌بینی‌های درست‌تری صورت می‌گرفت.

پس همان‌طور که از قانون پایستگی جرم و قید ثابت ماندن چگالی در حجم مشخص برآمد، مشخص شد شرایط معادل اینکه جریان تراکم ناپذیر باشد، این است که دیورژانس سرعت سیال صفر شود.

اگرچه شیمی در دورهٔ تمدن بابل و مصر باستان آغاز شد و ایرانیان و عرب‌ها در دوران طلایی اسلام فعالیت‌های زیاد انجام دادند، با این حال شیمی مدرن پس از فعالیت‌های لاووازیه شکوفا شد. اصلی‌ترین دلیل آن اکتشافات او دربارهٔ پایستگی جرم، نظریهٔ ماهیت آتش و واکنش سوختن در سال ۱۷۸۳ بود. پیش از آن فرض می‌شد که ماهیت آتش ماده‌ای‌است که از مادهٔ سوختنی آزاد می‌شود.

موازنه جرم (به انگلیسی: mass balance) که موازنه ماده (به انگلیسی: material balance) نیز خوانده می‌شود کاربرد عملی قانون پایستگی جرم در مورد آنالیز یک ‌سامانه فیزیکی است. با استفاده از اندازه‌گیری ماده ورودی و ماده خروجی در یک ‌سامانه، مقدار شارش ماده به دست می‌آید که بدون استفاده از این روش، بدست‌آوردن آن غیرممکن یا دشوار است.

قانون پایستگی جرم، که در فرانسه به عنوان قانون لوئیزه تدریس می‌شود، در عبارت "هیچ چیز گم نمی‌شود، هیچ چیز ایجاد نمی‌شود، همه چیز دگرگون شده‌است" بطور مشخص بیان شده‌است.