MATERIA: POCHODZENIE, WŁAŚCIWOŚCI, STANY I PRZYKŁADY - NAUKA - 2026

Sprawa to taka, która posiada masę, zajmuje miejsce w przestrzeni i jest w stanie oddziaływać grawitacyjnie. Cały wszechświat składa się z materii, która ma swój początek tuż po Wielkim Wybuchu.

Materia występuje w czterech stanach: stałym, ciekłym, gazowym i plazmowym. Ten ostatni ma wiele podobieństw do gazu, ale dzięki unikalnym właściwościom jest czwartą formą agregacji.

Materia składa się z atomów. Atomy składają się z neutronów, protonów i elektronów

Właściwości materii dzielą się na dwie kategorie: ogólne i charakterystyczne. Generałowie pozwalają odróżnić materię od tego, co nie jest. Na przykład masa jest cechą materii, a także ładunku elektrycznego, objętości i temperatury. Te właściwości są wspólne dla każdej substancji.

Z kolei cechy charakterystyczne to szczególne właściwości, dzięki którym jeden rodzaj materii różni się od drugiego. Ta kategoria obejmuje gęstość, kolor, twardość, lepkość, przewodnictwo, temperaturę topnienia, moduł ściśliwości i wiele innych.

Z czego jest zrobiona materia?

Atomy są budulcem materii. Z kolei atomy składają się z protonów, elektronów i neutronów.

Ładunek elektryczny

Ładunek elektryczny jest nieodłączną cechą cząstek tworzących materię. Protony mają ładunek dodatni, a elektrony ładują się ujemnie, neutrony nie mają ładunku elektrycznego.

W atomie protony i elektrony występują w równych ilościach, dlatego atom - i ogólnie materia - są zwykle w stanie neutralnym.

Ilustracja przedstawiająca atom. Liczba protonów i neutronów w jądrze jest taka sama. Elektrony znajdują się na różnych poziomach orbitalnych wokół jądra

Pochodzenie materii

Materia ma swój początek w początkowych momentach formowania się wszechświata, na etapie, w którym zaczęły się formować lekkie pierwiastki, takie jak hel, lit i deuter (izotop wodoru).

Zespół naukowy NASA / WMAP / Art autorstwa Dana Berry

Faza ta znana jest jako nukleosynteza Wielkiego Wybuchu, proces tworzenia się jąder atomowych z ich składników: protonów i neutronów. Krótkie chwile po Wielkim Wybuchu wszechświat ostygł, a protony i neutrony połączyły się, tworząc jądra atomowe.

Formacja gwiazd i pochodzenie pierwiastków

Później, gdy powstały gwiazdy, ich jądra syntetyzowały najcięższe pierwiastki w procesie syntezy jądrowej. Tak powstała zwykła materia, z której powstają wszystkie znane obiekty we wszechświecie, w tym żywe istoty.

Jednak dziś naukowcy uważają, że wszechświat nie składa się w całości ze zwykłej materii. Istniejąca gęstość tej materii nie wyjaśnia wielu kosmologicznych obserwacji, takich jak ekspansja Wszechświata i prędkość gwiazd w galaktykach.

Gwiazdy poruszają się szybciej niż przewidywała gęstość zwykłej materii, dlatego postuluje się istnienie niewidocznej materii, która jest odpowiedzialna. Chodzi o ciemną materię.

Postuluje się również istnienie trzeciej klasy materii, związanej z tak zwaną ciemną energią. Pamiętaj, że materia i energia są równoważne, zgodnie z tym, co wskazał Einstein.

To, co opiszemy dalej, odnosi się wyłącznie do zwykłej materii, z której jesteśmy zbudowani, która ma masę i inne cechy ogólne oraz wiele bardzo specyficznych, w zależności od rodzaju materii.

Właściwości materii

- Właściwości ogólne

Ogólne właściwości materii są dla niej wspólne. Na przykład kawałek drewna i kawałek metalu mają masę, zajmują objętość i mają określoną temperaturę.

Masa, waga i bezwładność

Masa i waga to terminy, które są często mylone. Jest jednak między nimi zasadnicza różnica: masa ciała jest taka sama - chyba że doświadcza utraty - ale ciężar tego samego przedmiotu może się zmieniać. Wiemy, że ciężar na Ziemi i na Księżycu nie jest taki sam, ponieważ grawitacja Ziemi jest większa.

Dlatego masa jest wielkością skalarną, podczas gdy waga jest wektorem. Oznacza to, że ciężar obiektu ma wielkość, kierunek i znaczenie, ponieważ jest to siła, z jaką Ziemia - lub Księżyc lub inny obiekt astronomiczny - przyciąga obiekt do jego środka. Tutaj kierunek i zwrot są „w kierunku środka”, podczas gdy wielkość odpowiada części liczbowej.

Aby wyrazić masę, wystarczy liczba i jednostka. Na przykład mówią o kilogramie kukurydzy lub tonie stali. W Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) jednostką masy jest kilogram.

Z codziennych doświadczeń wiemy też na pewno, że poruszanie bardzo masywnymi obiektami jest trudniejsze niż lżejszymi. Tym ostatnim łatwiej jest zmieniać ruchy. Jest to właściwość materii zwana bezwładnością, którą mierzy się masą.

Tom

Materia zajmuje pewną przestrzeń, która nie jest zajęta przez inną materię. Jest to zatem nieprzeniknione, co oznacza, że ​​stawia opór innej materii zajmującej to samo miejsce.

Na przykład podczas namaczania gąbki płyn znajduje się w porach gąbki, nie zajmując tego samego miejsca, co ona. To samo dotyczy spękanych, porowatych skał zawierających ropę.

Temperatura

Atomy są organizowane w cząsteczki, aby nadać materii strukturę, ale gdy już zostaną osiągnięte, cząstki te nie są w stanie równowagi statycznej. Wręcz przeciwnie, mają charakterystyczny ruch wibracyjny, który zależy między innymi od ich dyspozycji.

Ruch ten jest związany z wewnętrzną energią materii, która jest mierzona temperaturą.

- Charakterystyczne właściwości

Jest ich wiele, a ich badanie przyczynia się do scharakteryzowania różnych interakcji, które materia jest w stanie ustalić. Jedną z najważniejszych jest gęstość: kilogram żelaza i inny kawałek drewna ważą tyle samo, ale kilogram żelaza zajmuje mniejszą objętość niż kilogram drewna.

Gęstość to stosunek masy do objętości, którą zajmuje. Każdy materiał ma charakterystyczną dla niego gęstość, chociaż nie jest ona niezmienna, ponieważ temperatura i ciśnienie mogą powodować istotne zmiany.

Inną bardzo szczególną właściwością jest elastyczność. Nie wszystkie materiały zachowują się tak samo po rozciągnięciu lub ściśnięciu. Niektóre są bardzo odporne, inne łatwo ulegają deformacji.

W ten sposób mamy wiele właściwości materii, które charakteryzują jej zachowanie w niezliczonych sytuacjach.

Stany materiału

Woda w stanie ciekłym, stałym i gazowym.

Materia pojawia się w stanach skupienia, zależnych od siły kohezji między składającymi się na nią cząstkami. W ten sposób istnieją cztery stany, które występują naturalnie:

-Solidny

-Płyny

-Gaz

-Osocze

Solidny

Materia w stanie stałym ma bardzo dobrze zdefiniowany kształt, ponieważ cząstki składowe są wysoce spójne. Ma również dobrą odpowiedź sprężystą, ponieważ gdy jest zdeformowany, materia w stanie stałym ma tendencję do powrotu do swojego pierwotnego stanu.

Płyny

Ciecze przybierają kształt pojemnika, który je zawiera, ale mimo to mają dobrze określoną objętość, ponieważ wiązania molekularne, chociaż bardziej elastyczne niż w ciałach stałych, nadal zapewniają wystarczającą spójność.

Gazy

Materia w stanie gazowym charakteryzuje się tym, że jej cząstki składowe nie są ściśle związane. W rzeczywistości mają dużą mobilność i dlatego gazy nie mają kształtu i rozszerzają się, dopóki nie wypełnią objętości pojemnika, który je zawiera.

Trzy najbardziej znane stany skupienia. Josell7

Osocze

Plazma to materia w stanie gazowym, a także zjonizowana. Wspomniano wcześniej, że generalnie materia jest w stanie obojętnym, ale w przypadku plazmy jeden lub więcej elektronów oddzieliło się od atomu i pozostawiło go z ładunkiem netto.

Chociaż plazma jest najmniej znanym ze stanów materii, prawda jest taka, że ​​we wszechświecie jest jej mnóstwo. Na przykład plazma istnieje w zewnętrznej atmosferze Ziemi, a także w Słońcu i innych gwiazdach.

W laboratorium plazmę można wytworzyć przez ogrzewanie gazu do momentu oddzielenia się elektronów od atomów lub przez bombardowanie gazu promieniowaniem o wysokiej energii.

Przykłady materii

Pospolite rzeczy

Każdy zwykły przedmiot jest wykonany z materii, na przykład:

• Książka
• Krzesło
• Stół
• Drzewny
• Szkło.

Materia elementarna

W materii elementarnej znajdujemy pierwiastki, które tworzą układ okresowy pierwiastków, które są najbardziej elementarną częścią materii. Wszystkie obiekty tworzące materię można rozbić na te małe elementy.

• Aluminium
• Bar
• Argon
• Bor
• Wapń
• Gal
• Indyjski.

Materiał organiczny

Jest to materia tworzona przez żywe organizmy i oparta na chemii węgla, lekkiego pierwiastka, który łatwo może tworzyć wiązania kowalencyjne. Związki organiczne to długie łańcuchy cząsteczek o dużej wszechstronności i życie wykorzystuje je do wykonywania swoich funkcji.

Antymateria

Jest to rodzaj materii, w której elektrony są naładowane dodatnio (pozytony), a protony (antyprotony) są naładowane ujemnie. Neutrony, chociaż mają neutralny ładunek, mają również swoje antycząstki zwane antyneutronami, zbudowane z antykwarków.

Cząsteczki antymaterii mają taką samą masę jak cząstki materii i występują w przyrodzie. Pozytrony są wykrywane w promieniowaniu kosmicznym, promieniowaniu pochodzącym z kosmosu, od 1932 r. W laboratoriach wytwarzano wszelkiego rodzaju antycząstki. poprzez użycie akceleratorów jądrowych.

Stworzono nawet sztuczny antyatom, złożony z pozytonu krążącego wokół antyprotonu. Nie trwało to długo, ponieważ antymateria anihiluje w obecności materii, wytwarzając energię.

Ciemna materia

Materia, z której składa się Ziemia, znajduje się również w pozostałej części wszechświata. Jądra gwiazd działają jak gigantyczne reaktory rozszczepienia, w których nieustannie powstają atomy cięższe od wodoru i helu.

Jednak, jak powiedzieliśmy wcześniej, zachowanie Wszechświata sugeruje znacznie wyższą gęstość niż obserwowana. Wyjaśnienie może leżeć w rodzaju materii, której nie widać, ale która wywołuje efekty, które można zaobserwować i które przekładają się na siły grawitacyjne bardziej intensywne niż gęstość obserwowalnej materii.

Uważa się, że ciemna materia i energia stanowią 90% wszechświata (ta pierwsza stanowi 25% całości). Zatem tylko 10% zwykłej materii, a reszta byłaby ciemną energią, która byłaby jednorodnie rozłożona w całym wszechświecie.

Bibliografia

1. Chemia Libretexts. Fizyczne i chemiczne właściwości materii. Odzyskane z: chem.libretexts.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualne nauki fizyczne. 5. Ed Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2010. Fizyka: konceptualny pogląd na świat. 7th. Wydanie. Cengage.
4. Tillery, B. 2013. Integrate Science. 6th. Wydanie. MacGraw Hill.
5. Wikipedia. Materia. Odzyskane z: es.wikipedia.org.
6. Wilczec, F. Pochodzenie mszy. Odzyskane z: web.mit.edu.