¿Un plato de comida se volvería más pesado cuando se calienta debido a un aumento de la energía térmica?

Antes de responder a su pregunta, sabemos que hay tres modos de transferencia de calor, como conducción, convección y radiación.

en la conducción: la transferencia de calor se debe a la vibración de la red y a la transferencia de electrones libres, así que básicamente se debe al cambio en la energía interna. La forma de energía interna es vibracional , rotacional , traslacional , etc.

en convección: la transferencia de calor se debe al movimiento del fluido a granel que rodea el cuerpo y a la diferencia de temperatura del cuerpo con respecto al fluido.

en la transferencia de radiación-calor debido a la gran diferencia de temperatura en forma de interacción electromagnética.

existen todas las definiciones macroscópicas, que no indican el aumento de masa con calor, sin embargo, desde el punto de vista de la física cuántica, la respuesta anterior no es precisa.

la ecuación de energía en términos de masa se puede escribir como

donde p es momento, c es velocidad, m es masa y E es energía

cuando calientas, la energía interna del sistema aumenta, por lo tanto, la masa aumenta. pero el aumento de masa será tan pequeño que no creo que pueda medir en una máquina de pesaje disponible en el mercado.

corrígeme si estoy equivocado.

Digamos que su plato pesa 200 gy la cantidad de alimento que contiene es de aproximadamente 500 g. El calor específico para la porcelana es 1.085 J / gK y para la comida vamos a usar el calor específico del agua, 4.179 J / gK. Vamos a calentar ambos de 10 grados centígrados a 80 grados, por lo que la diferencia es de 70 grados en total. La cantidad de energía utilizada = (1.085 J / gK x 200g + 4.179 J / gK x 500g) x 70 K = 161455 Julios.

Por lo tanto, el aumento de la masa de la placa puede calcularse a partir de E = mc ^ 2 girando la ecuación y sustituyendo E con lo que obtuvimos del cálculo anterior.

Entonces m = E / c ^ 2 = 161455 J / (299 792 458 m / s) ^ 2
= 161455 J / 8.987551787 × 10¹⁶ m ^ 2 / s ^ 2 y dado que los julios son Kg * m ^ 2 / s ^ 2 obtenemos
= 1.796429148 × 10 ^ -15 kg

Este cambio en la masa es muy insignificante, es aproximadamente dos veces más pesado que la masa del ADN en el genoma humano. Hay escalas lo suficientemente precisas para detectar diferencias de masa del tamaño de un solo protón (las escalas más sensibles del mundo detectan un yoctograma), por lo que sí, también es posible medir esta diferencia de masa, aunque las condiciones tendrían que ser ideales para tener en cuenta la vaporización, etc. .

A2A: EDITAR: Sí, me equivoqué. La energía aumentaría la masa total en la placa, a pesar de que no se creó ninguna materia nueva. La energía contribuiría a la masa adicional de la comida misma.

La energía dada al sistema no se está convirtiendo en masa, sino que se mantiene como energía térmica. Corríjame si me equivoco, pero si eso fuera cierto, la masa de los cuerpos como el sol debería haber sido mucho mayor de lo que sabemos que es, ya que la temperatura interior excede millones de grados en grados Celsius, agregando cantidades increíbles de masa a cada átomo. Para poder crear una diferencia en la masa, debe afectar el campo higgs, y para hacer eso necesita partículas reales, no energía potencial que pueda crearlo. Como dije, la energía dada al sistema no se está convirtiendo en masa, sí E = mc2, pero aquí no hay una variable de velocidad para hacer relevante esta ecuación.

Sí, aumenta en masa; Sí, en principio puede medir este aumento con una máquina de pesaje, pero no con la báscula de su cocina en condiciones normales. Como dijo otro, el aumento de masa es extremadamente pequeño, ciertamente insignificante con respecto a la masa perdida por evaporación. Incluso si coloca su placa en una caja y la aísla para limitar el intercambio de calor y masa con el medio ambiente, y si usa la escala más precisa en la tierra, dudo que se acerque a la precisión necesaria para una medición tan delicada. Pero no significa que, en principio, no pueda confirmar la teoría de Einstein a través de la observación, calentando un cuerpo y pesándolo después; solo necesita tomar un objeto más grande y darle mucha más energía (orden de MWh) para tener un aumento notable de masa (orden de mg).

El hecho de que la masa de un objeto sea proporcional a su energía no significa que su energía se convierta en masa. Esa es una historia completamente diferente, que requiere cosas muy diferentes.

No lo creo porque la mayoría de los alimentos tiene un contenido de agua que escapará cuando se calienta, por lo que, a menos que pueda dar cuenta de eso, no creo que pueda reunir con precisión la energía obtenida mediante un pesaje simple.