Behoudswet
De term behoudswet is een begrip uit de klassieke natuurkunde en uit de scheikunde. Met een behoudswet wordt uitgedrukt dat een aantal eigenschappen van een systeem constant zijn als er geen externe factoren een rol spelen.
Een behoudswet is het gevolg van een symmetrie. Behoud van impuls is het gevolg van translatiesymmetrie. Behoud van energie is het gevolg van symmetrie onder tijdverschuiving. En behoud van impulsmoment is het gevolg van rotatiesymmetrie. De perkenwet van Kepler, d.w.z. behoud van impulsmoment, wordt veroorzaakt door het feit dat de aantrekkende kracht van de zon alleen van de afstand afhankelijk is, d.w.z. er is bolsymmetrie.
In de kwantummechanica is dit te zien aan de operatoren: impuls en energie zijn partiële afgeleiden naar positie, resp. tijd. Het verband tussen symmetrie en behouden grootheid wordt uitgedrukt in het theorema van Noether.
De wetten worden vaak gebruikt om allerlei problemen in de natuurkunde op te lossen, vooral bij botsende objecten, maar ook in de astronomie (ronddraaiende planeten rondom de zon bijvoorbeeld).
Onderstaand een beknopt overzicht:
- Wet van behoud van energie, ook wel Eerste wet van de thermodynamica
- Wet van behoud van impuls
- Wet van behoud van impulsmoment
- Wet van behoud van massa
- Wet van behoud van lading
- De kernfysica kent nog enkele behoudswetten, die we als vuistregels kunnen zien om de mogelijkheid of onmogelijkheid van bepaalde reacties te verklaren
In de moderne, relativistische en kwantummechanische natuurkunde zijn deze behoudswetten aangepast. Zo laat de beroemde formule van Einstein zien dat massa en energie met elkaar in verband staan via de relatie:
- E = mc2.
Er geldt daarom in de relativistische mechanica geen behoud van massa meer. Energiebehoud geldt nog wel, als massa ook als vorm van energie wordt gezien.
