МАТЕРІЯ: ПОХОДЖЕННЯ, ВЛАСТИВОСТІ, СТАНИ ТА ПРИКЛАДИ - НАУКА - 2025

Справа в тому , що , який має масу, займає місце в просторі і здатний взаємодіяти гравітаційно. Весь Всесвіт складається з матерії, що має своє походження відразу після Великого вибуху.

Матерія присутня у чотирьох станах: твердий, рідкий, газовий та плазмовий. Останній має багато подібності з газом, але, маючи унікальні характеристики, робить його четвертою формою агрегації.

Матерія складається з атомів. Атоми складаються з нейтронів, протонів та електронів

Властивості речовини поділяються на дві категорії: загальні та характеристики. Генерали дозволяють відрізнити матерію від того, що ні. Наприклад, маса - це характеристика речовини, а також електричний заряд, об'єм і температура. Ці властивості є загальними для будь-якої речовини.

У свою чергу, характеристики - це ті особливості, за якими один вид матерії відрізняється від іншого. До цієї категорії належать щільність, колір, твердість, в'язкість, електропровідність, температура плавлення, модуль стисливості та багато іншого.

З чого складається матерія?

Атоми - це складові речовини. У свою чергу, атоми складаються з протонів, електронів та нейтронів.

Електричний заряд

Електричний заряд - це невід'ємна характеристика частинок, що входять до складу речовини. Протони мають позитивний заряд, а електрони негативно заряджаються, нейтронам не вистачає електричного заряду.

В атомі протони і електрони знаходяться в рівній кількості, тому атом - і матерія взагалі - зазвичай знаходиться в нейтральному стані.

Ілюстрація, що представляє атом. Протони та нейтрони знаходяться в однаковій кількості в ядрі. Електрони знаходяться на різних орбітальних рівнях навколо ядра

Походження речовини

Походження речовини полягає в початкових моментах утворення Всесвіту - стадії, на якій почали утворюватися легкі елементи, такі як гелій, літій та дейтерій (ізотоп водню).

NASA / WMAP Наукова команда / Мистецтво Дана Беррі

Ця фаза відома як нуклеосинтез Великого вибуху, процес генерації атомних ядер із їх складових: протонів та нейтронів. Короткі моменти після Великого вибуху всесвіту охололи, протони та нейтрони об'єдналися між собою, утворюючи атомні ядра.

Формування зірки та походження елементів

Пізніше, коли утворилися зірки, їх ядра синтезували найважчі елементи за допомогою процесів ядерного синтезу. Так виникла звичайна матерія, з якої формуються всі відомі у Всесвіті об'єкти, включаючи живі істоти.

Однак сьогодні вчені вважають, що Всесвіт складається не повністю із звичайної матерії. Існуюча щільність цієї речовини не пояснює багатьох космологічних спостережень, таких як розширення Всесвіту та швидкість зірок у галактиках.

Зірки рухаються швидше, ніж прогнозується густотою звичайної матерії, саме тому існування невидимої речовини, яка відповідає, постулюється. Йдеться про темну матерію.

Існує також третій клас матерії, який пов'язаний з темною енергією. Пам’ятайте, що матерія та енергія рівноцінні, відповідно до того, що вказував Ейнштейн.

Далі ми опишемо далі стосується виключно звичайної матерії, з якої ми зроблені, яка має масу та інші загальні характеристики та багато дуже специфічні, залежно від типу речовини.

Властивості речовини

- Загальні властивості

Загальні властивості матерії загальні для неї всі. Наприклад, шматок дерева і шматок металу мають масу, займають об'єм і знаходяться при певній температурі.

Маса, вага та інерційність

Маса і вага - терміни, які часто плутають. Однак між ними існує принципова різниця: маса тіла однакова - якщо тільки вона не зазнає втрати - але вага цього ж предмета може змінюватися. Ми знаємо, що вага на Землі та на Місяці неоднаковий, оскільки сила земної сили більша.

Тому маса - це скалярна величина, а вага - вектор. Це означає, що вага предмета має величину, напрямок та значення, тому що це сила, з якою Земля - ​​або Місяць чи інший астрономічний об’єкт - тягне об’єкт до його центру. Тут напрямок і сенс знаходяться «у напрямку до центру», тоді як величина відповідає числовій частині.

Для вираження маси достатньо числа та одиниці. Наприклад, вони говорять про кілограм кукурудзи чи тону сталі. У Міжнародній системі одиниць (СІ) одиницею маси є кілограм.

Ще одна річ, яку ми точно знаємо, з повсякденного досвіду, це те, що важче переміщувати дуже масивні предмети, ніж легші. Останнім легше змінювати рухи. Це властивість речовини, яка називається інерцією, яка вимірюється через масу.

Обсяг

Матерія займає певний простір, який не займає якась інша матерія. Тому це непроникне, а це означає, що воно чинить опір іншим матеріям, що займають те саме місце.

Наприклад, при замочуванні губки рідина розташовується в порах губки, не займаючи того ж місця, що і вона. Те саме стосується тріщинних, пористих порід, які містять нафту.

Температура

Атоми організовані в молекули, щоб надати матеріальну структуру, але, досягнувши одного разу, ці частинки не перебувають у статичній рівновазі. Навпаки, вони мають характерний вібраційний рух, що залежить між іншим від їхнього розміщення.

Цей рух пов'язаний з внутрішньою енергією речовини, яка вимірюється через температуру.

- Характерні властивості

Їх численні, і їх вивчення сприяє характеристиці різних взаємодій, на які здатна встановити матерія. Одна з найважливіших - щільність: кілограм заліза та інша деревина важать однаково, але кілограм заліза займає менший обсяг, ніж кілограм деревини.

Щільність - відношення маси до об'єму, яку вона займає. Кожен матеріал має характерну для нього щільність, хоча він незмінний, оскільки температура і тиск можуть зазнавати важливих модифікацій.

Ще одна особлива властивість - еластичність. Не всі матеріали мають однакову поведінку при розтягуванні або стисненні. Одні дуже стійкі, інші легко деформуються.

Таким чином ми маємо численні властивості матерії, які характеризують її поведінку в незліченних ситуаціях.

Стани матеріалу

Вода в рідкому, твердому та газоподібному стані.

Матерія постає перед нами в агрегаційних станах, залежно від сили згуртованості між частинками, що її складають. Таким чином, існують чотири стани, які виникають природним шляхом:

-Сміцний

-Рідкі рідини

-Газ

-Плазма

Суцільний

Твердотільна речовина має дуже чітко визначену форму, оскільки складові частинки є сильно згуртованими. Він також має гарну пружну реакцію, оскільки, коли він деформується, твердотільна речовина має тенденцію повертатися до початкового стану.

Рідини

Рідини набувають форми ємності, яка їх містить, але навіть так, вони мають чітко визначений об'єм, оскільки молекулярні зв’язки, хоча і більш гнучкі, ніж у твердих тілах, все ж забезпечують достатню згуртованість.

Гази

Матерія в газоподібному стані характеризується тим, що її складові частинки не є щільно пов'язаними. Насправді вони мають велику рухливість, і саме тому гази не мають форми і розширюються до тих пір, поки не заповнять об'єм контейнера, який їх містить.

Три найвідоміші стани речовини. Жозел7

Плазма

Плазма - це речовина в газоподібному стані, а також іонізоване. Раніше вже згадувалося, що загалом матерія знаходиться в нейтральному стані, але у випадку плазми один або кілька електронів відокремилися від атома і залишили його з чистим зарядом.

Хоча плазма є найменш знайомим із станів речовини, правда полягає в тому, що вона рясніє у Всесвіті. Наприклад, плазма існує у зовнішній атмосфері Землі, а також на Сонці та інших зірках.

У лабораторії можна створити плазму шляхом нагрівання газу до тих пір, поки електрони не відокремлюються від атомів, або бомбардування газу високоенергетичним випромінюванням.

Приклади матерії

Загальні об'єкти

Будь-який спільний предмет складається з матерії, як-от:

• Книга
• Стілець
• Стіл
• Пиломатеріали
• Скло.

Елементарна матерія

У елементарній матерії ми знаходимо елементи, що складають періодичну таблицю елементів, що є найбільш елементарною частиною матерії. Всі об'єкти, що складають матерію, можуть бути розбиті на ці маленькі елементи.

• Алюміній
• Барій
• Аргон
• Бор
• Кальцій
• Галій
• Індійська.

Органічний матеріал

Це матерія, створена живими організмами і заснована на хімії вуглецю, легкий елемент, який легко утворює ковалентні зв’язки. Органічні сполуки - це довгі ланцюги молекул з великою універсальністю, і життя використовує їх для виконання своїх функцій.

Антиматерія

Це тип речовини, в якому електрони позитивно заряджаються (позитрони), а протони (антипротони) негативно заряджаються. Нейтрони, хоча й нейтральні, але також мають свою античастинку під назвою антинейтрон, зроблену з антикварків.

Частинки антиматерії мають таку саму масу, як частинки речовини, і трапляються в природі. Позитрони були виявлені в космічних променях, випромінювання, яке надходить у космос, починаючи з 1932 р. А античастинки всіх видів виробляються в лабораторіях , за допомогою використання ядерних прискорювачів.

Навіть був створений штучний антиатом, складений позитрон, який обертається антипротоном. Це тривало недовго, оскільки антиматерия знищується в присутності речовини, виробляючи енергію.

Темна матерія

Матерія, з якої складається Земля, також знаходиться в решті Всесвіту. Ядра зірок діють як гігантські реактори ділення, в яких постійно створюються атоми, важчі за водень та гелій.

Однак, як ми говорили раніше, поведінка Всесвіту говорить про набагато більшу щільність, ніж спостерігається. Пояснення може полягати у типі речовини, яку не бачать, але вона створює ефекти, які можна спостерігати і які перетворюються на гравітаційні сили більш інтенсивні, ніж щільність спостережуваної речовини.

Вважається, що темна матерія та енергія становлять 90% Всесвіту (колишній цей внесок становить 25% від загальної кількості). Таким чином, лише 10% звичайної матерії, а решта - це темна енергія, яка була б однорідно розподілена по всесвіту.

Список літератури

1. Хімічні лібретексти. Фізичні та хімічні властивості речовини. Відновлено з: chem.libretexts.org.
2. Хьюїтт, Пол. 2012. Концептуальна фізична наука. 5-й. Ред. Пірсон.
3. Кіркпатрик, Л. 2010. Фізика: концептуальний світогляд. 7-й. Видання. Візьміть на себе.
4. Тіллері, Б. 2013. Інтеграція науки.6. Видання. MacGraw Hill.
5. Вікіпедія. Матерія. Відновлено з: es.wikipedia.org.
6. Вільчек, Ф. Походження мас. Відновлюється від: web.mit.edu.