Otaczający nas świat fizyczny składa się z materii. Za pomocą naszych pięciu zmysłów możemy rozpoznać lub dostrzec różne rodzaje materii. Niektóre są łatwo postrzegane jako kamień, który można zobaczyć i trzymać w dłoni, inne są trudniejsze do rozpoznania lub nie można ich dostrzec jednym ze zmysłów; na przykład powietrze. Względu na to wszystko, co ma masę i wagę, zajmuje miejsce w przestrzeni, zachwyca nasze zmysły i doświadczenie zjawisko bezwładności (odporność oferowanej pozycji zmianie).
W czym rzecz
Spis treści
Definicja materii, zgodnie z fizyką, to wszystko, co składa się na to, co zajmuje obszar w czasoprzestrzeni lub, jak opisuje to jej etymologiczne pochodzenie, jest substancją, z której zbudowane są wszystkie rzeczy. Innymi słowy, pojęcie materii zakłada, że to wszystko, co istnieje we Wszechświecie, ma masę i objętość, co można zmierzyć, dostrzec, określić ilościowo, zaobserwować, zajmuje miejsce w czasoprzestrzeni i podlega prawom natury..
Oprócz tego materia obecna w przedmiotach ma energię (zdolność ciał do wykonywania pracy, takiej jak przemieszczanie się lub przechodzenie z jednego stanu do drugiego), co pozwala jej propagować się w czasoprzestrzeni (co jest pojęciem czasu i przestrzeni: który obiekt zajmuje określoną przestrzeń w określonym punkcie na osi czasu). Należy zauważyć, że nie wszystkie formy materii, które mają energię, mają masę.
We wszystkim jest materia, ponieważ pojawia się w różnych stanach fizycznych; dlatego może istnieć zarówno w młotku, jak i wewnątrz balonu. Istnieją również różne typy; więc żywe ciało jest zarówno materią, jak i przedmiotem nieożywionym.
Definicja materii wskazuje również, że składa się ona z atomów, które są nieskończenie małą jednostką materii, którą uważano za najmniejszą, dopóki nie odkryto, że z kolei składa się z innych mniejszych cząstek (elektrony, które mają ładunek ujemny; protony, które mają ładunek dodatni; i neutrony, które mają ładunek neutralny lub nie mają ładunku).
Jest ich 118 rodzajów, które są wymienione w układzie okresowym pierwiastków, które są materią jednego typu atomu, podczas gdy związki to substancje złożone z dwóch lub więcej atomów, na przykład woda (wodór i tlen). Z kolei cząsteczki są częścią materii i są definiowane jako grupy atomów o ustalonej konfiguracji, których wiązanie jest chemiczne lub elektromagnetyczne.
Obiekt lub cokolwiek na świecie może składać się z różnych rodzajów materii, takich jak placek lub ziarenko soli, a różne rodzaje materiałów można uzyskać, jeśli zmieni się ich stan fizyczny. Ta modyfikacja może być fizyczna lub chemiczna. Fizyczna modyfikacja zachodzi, gdy wygląd obiektu zostaje zmieniony lub przekształcony, podczas gdy chemia zachodzi, gdy następuje zmiana w jego składzie atomowym.
Przedmiot jest uszeregowany zgodnie z jego poziomem złożoności. W przypadku organizmów żywych, od najprostszych do najbardziej złożonych, w klasyfikacji materii mamy:
- Subatomowe: cząsteczki tworzące atom: protony (+), neutrony (bez ładunku) i elektrony (-).
- Atomowy: minimalna jednostka materii.
- Molekularne: grupy dwóch lub więcej atomów, które mogą być tego samego lub innego typu i tworzą inną klasę materii.
- Komórka: Minimalna jednostka wszystkich żywych organizmów, składająca się ze złożonych cząsteczek.
- Tkanka: grupa komórek, których funkcja jest taka sama.
- Organy: Skład tkanek członka, który spełnia jakąś funkcję.
- System lub aparatura: skład narządów i tkanek, które współpracują ze sobą w ramach określonej funkcji.
- Organizm: jest to zbiór organów, układów, komórek istoty żywej, jednostki. W tym przypadku, chociaż jest częścią grupy wielu podobnych, jest wyjątkowy z DNA, które różni się od wszystkich innych tego gatunku.
- Populacja: podobne organizmy, które są zgrupowane razem i żyją w tej samej przestrzeni.
- Gatunek: połączenie wszystkich populacji organizmów tego samego typu.
- Ekosystem: połączenie różnych gatunków poprzez łańcuchy pokarmowe w określonym środowisku.
- Biom: grupy ekosystemów w regionie.
- Biosfera: zbiór wszystkich żywych istot i środowiska, w którym są spokrewnione.
Charakterystyka materii
Aby zdefiniować, czym jest materia, należy wspomnieć, że ma ona cechy. Cechy materii są zróżnicowane w zależności od stanu fizycznego, w jakim występują, to znaczy od formacji i struktury, z których składają się atomy, oraz od tego, jak są ze sobą zjednoczone. Każdy z nich określa, jak ciało, przedmiot, substancja lub masa wygląda lub oddziałuje. Ale są cechy wspólne dla wszystkiego, co składa się z materii, i są one następujące:
1. Przedstawiają różne stany skupienia materii: stałe, ciekłe, gazowe i plazmowe. Oprócz tych fizycznych stanów materii istnieją dwa mniej znane stany, które są nadciekłe (które nie mają lepkości i mogą płynąć nieskończenie bez żadnego oporu w obwodzie zamkniętym) i supersolidne (materia, która jest stała i ciekła, gdy w tym samym czasie) i uważa się, że hel może przedstawiać wszystkie stany skupienia.
2. Mają masę, która byłaby ilością materii w danej objętości lub powierzchni.
3. Przedstawiają wagę, która reprezentuje stopień, w jakim grawitacja będzie wywierać nacisk na przedmiot; to znaczy, ile siły przyciągania ma na sobie Ziemia.
4. Pokazują temperaturę, czyli ilość występującej w nich energii cieplnej. Pomiędzy dwoma ciałami o tej samej temperaturze nie będzie transferu tego samego, dlatego pozostanie taki sam w obu; Z drugiej strony, w dwóch ciałach o różnych temperaturach, cieplejszy przekaże swoją energię cieplną do chłodniejszego.
5. Mają objętość, która reprezentuje ilość miejsca, które zajmują w danym miejscu i jest określana między innymi przez długość, masę, porowatość.
6. Mają nieprzenikalność, co oznacza, że każde ciało może zajmować jedną przestrzeń i tylko jedną przestrzeń naraz, tak że gdy jeden obiekt próbuje zająć przestrzeń innego, jedno z tych dwóch zostanie przemieszczone.
7. Posiadają gęstość, czyli stosunek masy do objętości obiektu. Od najwyższej do najniższej gęstości w stanach są: ciała stałe, ciecze i gazy.
8. Istnieje jednorodna i niejednorodna materia. W pierwszym przypadku prawie niemożliwe jest zidentyfikowanie, z czego się składa, nawet przy pomocy mikroskopu; podczas gdy w drugim można łatwo zobaczyć elementy, które się w nim znajdują i je rozróżnić.
9. Ma ściśliwość, czyli zdolność do zmniejszania swojej objętości, jeżeli jest poddawany działaniu ciśnień zewnętrznych, np. Temperatury.
Oprócz tego można wyróżnić zmiany stanu materii, czyli te procesy, w których stan skupienia ciała zmienia jego strukturę molekularną, aby przekształcić się w inny stan. Są częścią intensywnych właściwości materii, a są to:
- Fuzja. Jest to proces, w którym materia w stanie stałym jest przekształcana w stan ciekły poprzez zastosowanie energii cieplnej.
- Zamrażanie i krzepnięcie. Dzieje się tak, gdy ciecz staje się ciałem stałym w procesie chłodzenia, dzięki czemu jej struktura jest znacznie mocniejsza i bardziej odporna.
- Sublimacja. Jest to proces, w którym poprzez dodanie energii cieplnej, atomy niektórych ciał stałych szybko przemienią się w gaz, bez przechodzenia przez poprzedni stan ciekły.
- Osadzanie lub krystalizacja. Przez wyeliminowanie ciepła z gazem, może spowodować, że cząstki, które czynią go do grupy razem tworzą kilka kryształów stałego, bez konieczności przechodzenia przez stan ciekły wcześniej.
- Gotowanie, parowanie lub parowanie. Jest to proces, w którym ciepło doprowadzone do cieczy zamienia się w gaz w miarę rozdzielania się atomów.
- Kondensacja i upłynnianie. Jest to odwrotny proces parowania, w którym po przyłożeniu zimna do gazu jego cząsteczki zwalniają i zbliżają się do siebie, aż ponownie utworzą ciecz.
Jakie właściwości ma materia
Właściwości materii są zróżnicowane, ponieważ występuje w nich duża liczba składników, ale będą one wykazywać właściwości fizyczne, chemiczne, fizykochemiczne, ogólne i specyficzne. Nie wszystkie rodzaje materii będą wykazywać wszystkie te właściwości, ponieważ na przykład niektóre odnoszą się do pewnego rodzaju substancji, przedmiotu lub masy, zwłaszcza w zależności od jej stanu skupienia.
Wśród głównych ogólnych właściwości materii mamy:
Rozbudowa
Jest to część fizycznych właściwości materii, ponieważ odnosi się do zakresu i ilości materii, którą zajmuje w przestrzeni. Oznacza to, że są to rozległe właściwości: m.in.objętość, długość, energie kinetyczne (zależy to od jego masy i wynika z jej przemieszczenia) oraz potencjał (wynikający z położenia w przestrzeni).
ciasto
Odnosi się do ilości materii, jaką posiada obiekt lub ciało, nie podlegając jego rozszerzeniu ani położeniu; oznacza to, że ilość obecnej w nim masy nie jest związana z tym, jaką objętość zajmuje w przestrzeni, więc obiekt, którego rozciągłość jest niewielka, może mieć ogromną masę i odwrotnie. Doskonałym przykładem są czarne dziury, które mają niewymierną ilość masy w stosunku do ich rozmiaru w przestrzeni.
Bezwładność
W pojęciu materii jest to właściwość obiektów polegająca na utrzymywaniu stanu spoczynku lub kontynuowaniu ruchu, chyba że siła znajdująca się na zewnątrz zmienia ich położenie w przestrzeni.
Porowatość
Pomiędzy atomami, które składają się na definicję materii w ciele, znajdują się puste przestrzenie, które w zależności od materiału będą większe lub mniejsze. Nazywa się to porowatością, co oznacza, że jest przeciwieństwem zagęszczenia.
Podzielność
Jest to zdolność ciał do fragmentacji na mniejsze kawałki, nawet o rozmiarach cząsteczkowych i atomowych, aż do rozpadu. Podział ten może być wynikiem przemian mechanicznych i fizycznych, ale nie zmieni jego składu chemicznego i nie zmieni istoty tego, czym jest materia.
Elastyczność
Odnosi się to do jednej z głównych właściwości materii, aw tym przypadku jest to zdolność obiektu do powrotu do swojej pierwotnej objętości po poddaniu go działaniu siły ściskającej, która go deformuje. Jednak ta właściwość jest ograniczona i istnieją materiały bardziej podatne na elastyczność niż inne.
Oprócz wymienionych powyżej, ważne jest, aby podkreślić inne właściwości fizyczne materii i właściwości chemiczne materii, które istnieją i są liczne. Między nimi:
1. Właściwości fizyczne:
a) Intensywne lub wewnętrzne (określone właściwości)
- Wygląd: Przede wszystkim w jakim stanie jest ciało i jak wygląda.
- Kolor: ma to również związek z wyglądem fizycznym, ale istnieją substancje o różnych kolorach.
- Zapach: zależy od składu i jest wyczuwalny za pomocą zapachu.
- Smak: jak substancja jest postrzegana do smaku.
- Punkt topnienia, wrzenia, krzepnięcia i sublimacji: punkt, w którym substancja przechodzi ze stanu stałego w ciecz; płyn do gazowania; ciecz do ciała stałego; i stały do gazowego; odpowiednio.
- Rozpuszczalność: rozpuszczają się po zmieszaniu z cieczą lub rozpuszczalnikiem.
- Twardość: Skala, w której materiał pozwoli na zarysowanie, przecięcie i skrzyżowanie.
- Lepkość: Odporność cieczy na przepływ.
- Napięcie powierzchniowe: jest to zdolność płynu do przeciwdziałania wzrostowi jego powierzchni.
- Przewodnictwo elektryczne i cieplne: zdolność materiału do przewodzenia prądu i ciepła.
- Kowalność: właściwość, która pozwala im odkształcać się bez łamania.
- Ciągliwość: Zdolność do odkształcania i formowania nici materiału.
- Rozkład termiczny: Pod wpływem ciepła substancja ulega przemianie chemicznej.
b) Rozległe lub zewnętrzne (właściwości ogólne)
- Masa: ilość materii w ciele.
- Objętość: przestrzeń zajmowana przez ciało.
- Waga: siła pchająca, jaką grawitacja wywiera na obiekt.
- Presja: zdolność do „wypychania” tego, co ich otacza.
- Bezwładność: zdolność do pozostania nieruchomym, chyba że poruszy go siła zewnętrzna
- Długość: rozmiar jednowymiarowego obiektu w przestrzeni.
- Energia kinetyczna i potencjalna: Ze względu na jej ruch i położenie w przestrzeni.
2. Właściwości chemiczne:
- PH: Poziom kwasowości lub zasadowości substancji.
- Spalanie: Zdolność do spalania tlenem, w wyniku którego wydziela ciepło i dwutlenek węgla.
- Energia jonizacji: energia otrzymana dla elektronu do ucieczki z atomów.
- Utlenianie: zdolność do tworzenia złożonych pierwiastków poprzez utratę lub zdobycie elektronów.
- Korozja: jest to zdolność substancji do uszkodzenia lub uszkodzenia struktury materiału.
- Toksyczność: stopień, w jakim substancja może zaszkodzić żywemu organizmowi.
- Reaktywność: skłonność do łączenia się z innymi substancjami.
- Palność: Zdolność do wywołania detonacji cieplnej spowodowanej wysokimi temperaturami zewnętrznymi.
- Stabilność chemiczna: zdolność substancji do reagowania z tlenem lub wodą.
Stany skupienia materii
Materia może pojawiać się w różnych stanach skupienia. Oznacza to, że między innymi jego konsystencja będzie różna w zależności od budowy atomów i cząsteczek, dlatego mówi o specyficznych właściwościach materii. Wśród głównych stanów, które można osiągnąć, są:
Solidny
Ciała stałe mają tę cechę, że ich atomy są bardzo blisko siebie, co nadaje im twardość i są odporne na skrzyżowanie lub przecięcie przez inną bryłę. Ponadto mają plastyczność, co pozwala im odkształcać się pod naciskiem bez konieczności fragmentacji.
Ich skład pozwala również na uzyskanie plastyczności, czyli możliwości tworzenia nici z tego samego materiału, gdy przeciwne siły docierają do obiektu, umożliwiając mu rozciąganie; i temperatura topnienia, tak że w określonej temperaturze może przekształcić swój stan z ciała stałego w ciekły.
Ciekły
Atomy tworzące ciecze są zjednoczone, ale z mniejszą siłą niż ciała stałe; Wibrują również szybko, co pozwala im płynąć, a ich lepkość lub odporność na ruch będzie zależeć od rodzaju cieczy (im bardziej lepka, tym mniej płynu). Jego kształt zostanie określony przez pojemnik, który go zawiera.
Podobnie jak ciała stałe, mają punkt wrzenia, w którym przestaną być ciekłe i staną się gazowe; mają również punkt zamarzania, w którym przestaną być płynne, aby stać się stałymi.
Gazowy
Atomy obecne w gazach są lotne, rozproszone, a siła grawitacji wpływa na nie w mniejszym stopniu niż poprzednie stany skupienia. Podobnie jak ciecz, nie ma kształtu, przyjmie kształt pojemnika lub środowiska, w którym się znajduje.
Ten stan skupienia, podobnie jak ciecze, ma ściśliwość iw większym stopniu; ma również presję, co daje im jakość przepychania tego, co ich otacza. Jest również zdolny do przemiany w ciecz pod wysokim ciśnieniem (skraplanie) i eliminacji energii cieplnej, może stać się gazem płynnym.
Plazmatyczny
Ten stan skupienia jest jednym z najmniej powszechnych. Ich atomy działają podobnie jak pierwiastki gazowe, z tą różnicą, że są naładowane elektrycznością, ale bez elektromagnetyzmu, co czyni je dobrymi przewodnikami elektrycznymi. Posiadając specyficzne cechy, które nie są związane z pozostałymi trzema stanami, jest uważany za czwarty stan skupienia materii.
Jakie jest prawo zachowania materii?
Prawo zachowania materii lub Lomonosov-Lavoisier stanowi, że żaden rodzaj materii nie może zostać zniszczony, ale przekształcony w inny o innych cechach zewnętrznych lub nawet na poziomie molekularnym, ale masa pozostaje. Oznacza to, że będąc poddanym procesowi fizycznemu lub chemicznemu, zachowuje tę samą masę i wagę, a także w swoich proporcjach przestrzennych (zajmowanej objętości).
Odkrycia dokonali rosyjscy naukowcy Michaił Łomonosow (1711-1765) i Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Jako pierwsi zaobserwowali to po raz pierwszy, gdy ołowiane płyty nie straciły na wadze po stopieniu w szczelnym pojemniku; jednakże ustaleniu temu nie nadano wówczas odpowiedniej wagi.
Wiele lat później Lavoisier eksperymentował z zamkniętym pojemnikiem, w którym gotował wodę przez 101 dni i którego para nie uciekała, ale do niej wracała. Porównał wagi przed i po eksperymencie i doszedł do wniosku, że materia nie jest tworzona ani niszczona, ale przekształcana.
Prawo to ma swój wyjątek i miałoby to miejsce w przypadku reakcji typu jądrowego, ponieważ w nich masa może zostać zamieniona na energię iw przeciwnym kierunku, można więc powiedzieć, że można je „zniszczyć” lub „wytworzyć”. „W określonym celu, ale w rzeczywistości jest przekształcany, nawet jeśli jest to energia.
Przykłady materii
Wśród głównych przykładów materii można wyróżnić stan skupienia:
- Solid State: kamień, drewno, talerz, stalowy pręt, książka, blok, plastikowy kubek, jabłko, butelka, telefon.
- Stan płynny: woda, olej, lawa, olej, krew, morze, deszcz, soki, soki żołądkowe.
Gaz
- Stan gazowy: tlen, gaz ziemny, metan, butan, wodór, azot, gazy cieplarniane, dym, para wodna, tlenek węgla.
- Stan plazmatyczny: Ogień, zorza polarna, Słońce i inne gwiazdy, wiatry słoneczne, jonosfera, wyładowania elektryczne do użytku przemysłowego, materia między planetami, gwiazdy i galaktyki, burze elektryczne, neon w forma plazmy z lamp neonowych, ekranów plazmowych z telewizorów lub w inny sposób.
