Apkārtējo fizisko pasauli veido matērija. Ar savām piecām maņām mēs varam atpazīt vai uztvert dažāda veida matērijas. Daži no tiem ir viegli uztverami kā akmens, kuru var redzēt un turēt rokā, citi ir mazāk viegli atpazīstami vai tos nevar uztvert viena no maņām; piemēram, gaiss. Jautājums ir kaut kas, kas ir masu un svaru, aizņem vietu telpā, pārsteidz mūsu sajūtas un pieredzi fenomenu inerces (izturība piedāvāto izmaiņu pozīcijām).
Kas ir matērija
Satura rādītājs
Matērijas definīcija, pēc fizikas domām, ir viss, kas veido to, kas aizņem laiku reģionā, vai, kā to raksturo tā etimoloģiskā izcelsme, tā ir viela, no kuras visas lietas tiek veidotas. Citiem vārdiem sakot, matērijas jēdziens nosaka, ka visam Visumā esošajam ir masa un tilpums, ko var izmērīt, uztvert, kvantitatīvi noteikt, novērot, kas aizņem telpas-laika vietu un ko regulē dabas likumi..
Papildus tam objektos esošajai vielai ir enerģija (ķermeņu spēja veikt darbu, piemēram, pārvietoties vai mainīties no viena stāvokļa uz citu), kas ļauj tai izplatīties telpas laikā (kas ir jēdziens telpa un laiks kopā: kāds objekts aizņem noteiktu vietu noteiktā laika skalas punktā). Ir svarīgi atzīmēt, ka ne visām matērijas formām, kurām ir enerģija, nav masas.
Visā ir matērija, jo tā parādās dažādos fiziskos stāvokļos; tāpēc tas var pastāvēt gan āmurā, gan balona iekšpusē. Ir arī dažādi veidi; tātad dzīvs ķermenis ir matērija, kā arī nedzīvs objekts.
Vielas definīcija arī norāda, ka tā sastāv no atomiem, kas ir bezgalīgi maza matērijas vienība, kas tika uzskatīta par mazāko, līdz tika atklāts, ka to savukārt veido citas mazākas daļiņas (elektroni, kuriem ir negatīvs lādiņš, protoni, kuriem ir pozitīvs lādiņš, un neitroni, kuru lādiņš ir neitrāls vai kam nav.
Ir 118 to veidi, kas ir minēti elementu periodiskajā tabulā, kas ir viena veida atomu jautājumi, bet savienojumi ir vielas, kas sastāv no diviem vai vairākiem atomiem, piemēram, ūdens (ūdeņradis un skābeklis). Savukārt molekulas ir vielas daļa un tiek definētas kā atomu grupas ar noteiktu konfigurāciju, kuru saite ir ķīmiska vai elektromagnētiska.
Objektu vai jebko citu pasaulē var veidot dažādi materiāli, piemēram, kūka vai sāls grauds, un, ja mainās to fiziskais stāvoklis, var iegūt dažāda veida materiālus. Šī modifikācija var būt fizikāla vai ķīmiska. Fiziskās modifikācijas notiek, kad tiek mainīts vai pārveidots objekta izskats, bet ķīmija notiek, ja ir izmaiņas tā atomu sastāvā.
Priekšmets tiek sarindots pēc tā sarežģītības pakāpes. Dzīvo organismu gadījumā, sākot no vienkāršākā līdz sarežģītākajam, vielas klasifikācijā mums ir:
- Subatomiski: daļiņas, kas veido atomu: protoni (+), neitroni (bez maksas) un elektroni (-).
- Atoms: minimālā vielas vienība.
- Molekulāra: divu vai vairāku atomu grupas, kas var būt vienāda vai dažāda veida un veido atšķirīgu vielas klasi.
- Šūna: Visu dzīvo organismu minimālā vienība, kas sastāv no sarežģītām molekulām.
- Audu: šūnu grupa, kuru funkcija ir vienāda.
- Orgāni: audu sastāvs loceklī, kas pilda kādu funkciju.
- Sistēma vai aparāts: orgānu un audu sastāvs, kas darbojas kopā noteiktai funkcijai.
- Organisms: tas ir dzīvas būtnes, indivīda orgānu, sistēmu, šūnu kopums. Šajā gadījumā, lai arī tā ir daļa no daudzu līdzīgu grupu, tā ir unikāla ar DNS, kas atšķiras no visām pārējām tās sugām.
- Iedzīvotāji: Līdzīgi organismi, kas ir grupēti un dzīvo vienā telpā.
- Sugas: visu viena veida organismu populāciju kombinācija.
- Ekosistēma: dažādu sugu savienojums ar pārtikas ķēdēm noteiktā vidē.
- Biome: ekosistēmu grupas reģionā.
- Biosfēra: visu dzīvo būtņu kopa un vide, kurā tās ir radniecīgas.
Matērijas raksturojums
Lai definētu, kas ir jautājums, ir svarīgi pieminēt, ka tam ir raksturīgas iezīmes. Matērijas īpašības tiek mainītas atkarībā no fiziskā stāvokļa, kurā tās rodas, tas ir, atkarībā no atomu veidošanās un uzbūves un cik tās ir savstarpēji vienotas. Katrs no viņiem noteiks, kā ķermenis, priekšmets, viela vai masa izskatās vai mijiedarbojas. Bet ir īpašības, kas ir kopīgas visam, ko veido matērija, un tās ir šādas:
1. Tie uzrāda dažādus vielas agregācijas stāvokļus: cietu, šķidru, gāzi un plazmu. Papildus šiem matērijas fizikālajiem stāvokļiem ir divi mazāk pazīstami stāvokļi, kas ir superšķidrumi (kuriem nav viskozitātes un kas var bezgalīgi plūst bez jebkādas pretestības slēgtā ķēdē) un supercieta (viela, kas ir cieta un šķidra, kad vienlaikus), un tiek uzskatīts, ka hēlijs var uzrādīt visus matērijas stāvokļus.
2. Viņiem ir masa, kas būtu vielas daudzums noteiktā tilpumā vai apgabalā.
3. tiem ir svars, kas norāda, cik lielā mērā gravitācija izdarīs spiedienu uz minēto objektu; tas ir, cik liels pievilkšanas spēks ir uz zemes.
4. Tie parāda temperatūru, kas ir tajās esošās siltumenerģijas daudzums. Starp diviem ķermeņiem ar vienādu temperatūru tas pats nenotiks, tāpēc tas paliks nemainīgs abos; No otras puses, divos ķermeņos ar atšķirīgu temperatūru karstāks nodos savu siltuma enerģiju vēsākajam.
5. Viņiem ir tilpums, kas atspoguļo vietas daudzumu, ko viņi aizņem noteiktā vietā, un to cita starpā piešķir garums, masa, porainība.
6. Viņiem ir necaursitamība, kas nozīmē, ka katrs ķermenis vienlaikus var aizņemt vienu un tikai vienu telpu, tāpēc, kad objekts mēģina aizņemt citu, viens no šiem diviem tiks pārvietots.
7. Viņiem ir blīvums, kas ir attiecība starp objekta masu un tilpumu. No augstākā līdz mazākajam blīvumam štatos ir: cietās vielas, šķidrumi un gāzes.
8. Ir viendabīga un neviendabīga viela. Pirmajā gadījumā ir gandrīz neiespējami noteikt, kas to veido, pat ar mikroskopa palīdzību; kamēr otrajā, jūs varat viegli novērot tajā esošos elementus un tos atšķirt.
9. Tam ir saspiežamība, kas ir spēja samazināt tā tilpumu, ja to pakļauj ārējam spiedienam, piemēram, temperatūrai.
Papildus tam var izcelt vielas stāvokļa izmaiņas, kas ir tie procesi, kuros ķermeņa agregācijas stāvoklis maina tā molekulāro struktūru, pārveidojoties citā stāvoklī. Tie ir daļa no matērijas intensīvajām īpašībām, un tie ir:
- Apvienošanās. Tas ir process, kurā cietā stāvoklī esošā viela, izmantojot siltumenerģiju, tiek pārveidota šķidrā stāvoklī.
- Sasalšana un sacietēšana. Tas ir tad, kad šķidrums kļūst ciets, to atdzesējot, padarot tā struktūru daudz stiprāku un izturīgāku.
- Sublimācija. Tas ir process, kurā, pievienojot siltumenerģiju, noteiktu cietu ķermeņu atomi ātri pārvietosies, lai kļūtu par gāzi, neizietot iepriekšējā šķidrā stāvoklī.
- Nogulsnēšana vai kristalizācija. Ar likvidējot siltumu no gāzes, tas var izraisīt daļiņas, kas padara to uz augšu, lai grupas kopā, veidojot vairākas cietā kristāli, bez iet caur šķidrā stāvoklī iepriekš.
- Vārīšana, iztvaicēšana vai iztvaikošana. Tas ir process, kurā, šķidrumam uzklājot siltumu, tas pārvēršas par gāzi, jo tā atomi atdalās.
- Kondensācija un sašķidrināšana. Tas ir reversais iztvaikošanas process, kurā, lietojot aukstumu gāzei, tās daļiņas palēnināsies un tuvosies viena otrai, līdz tās atkal izveidos šķidrumu.
Kādas ir vielas īpašības
Matērijas īpašības ir dažādas, jo tajās ir liels skaits sastāvdaļu, taču tām būs fizikālās, ķīmiskās, fizikāli ķīmiskās, vispārīgās un specifiskās īpašības. Ne visiem matērijas veidiem būs visas šīs īpašības, jo, piemēram, daži attiecas uz kāda veida vielu, priekšmetu vai masu, īpaši atkarībā no tā agregācijas stāvokļa.
Starp galvenajām matērijas vispārīgajām īpašībām mums ir:
Pagarinājums
Tā ir daļa no vielas fizikālajām īpašībām, jo tā attiecas uz vielas apjomu un daudzumu, ko tā aizņem telpā. Tas nozīmē, ka tām ir plašas īpašības: cita starpā arī tilpums, garums, kinētiskās enerģijas (tas ir atkarīgs no tā masas un tiek dots ar pārvietojumu) un potenciāls (piešķirts pēc atrašanās vietas telpā).
Mīkla
Tas attiecas uz vielas daudzumu, kāds ir objektam vai ķermenim, kas nav pakļauts tā pagarinājumam vai stāvoklim; tas ir, tajā esošās masas daudzums nav saistīts ar to, cik lielu tilpumu tas aizņem telpā, tāpēc objektam, kura pagarinājums ir mazs, var būt milzīgs masas daudzums un otrādi. Ideāls piemērs ir melnie caurumi, kuriem ir nenosakāms masas daudzums attiecībā pret to apjomu telpā.
Inerce
Matērijas jēdzienā tas ir īpašums, kas piemīt objektiem, lai uzturētu miera stāvokli vai turpinātu kustību, izņemot gadījumus, ja spēks ārpus tā maina viņu stāvokli telpā.
Porainība
Starp atomiem, kas veido vielas definīciju ķermenī, ir tukšas vietas, kuras, atkarībā no tā vai cita materiāla, šīs vietas būs lielākas vai mazākas. To sauc par porainību, kas nozīmē, ka tas ir pretējs blīvēšanai.
Dalāmība
Tā ir ķermeņu spēja sadalīties mazākos gabalos pat molekulu un atomu izmēros līdz sadalīšanās vietai. Šis sadalījums var būt mehānisku un fizisku pārveidojumu rezultāts, taču tas nepārveidos tā ķīmisko sastāvu un nemainīs matērijas būtību.
Elastīgums
Tas attiecas uz vienu no matērijas galvenajām īpašībām, un šajā gadījumā tā ir objekta spēja atgriezties sākotnējā tilpumā pēc tam, kad tas ir pakļauts kompresijas spēkam, kas to deformē. Tomēr šim īpašumam ir ierobežojums, un ir materiāli, kas ir vairāk pakļauti elastībai nekā citi.
Papildus iepriekš minētajiem ir svarīgi izcelt citas vielas fizikālās īpašības un vielas ķīmiskās īpašības, kas pastāv un ir daudz. Starp viņiem:
1. Fizikālās īpašības:
a) Intensīva vai raksturīga (specifiskas īpašības)
- Izskats: galvenokārt kādā stāvoklī ķermenis ir un kā tas izskatās.
- Krāsa: Tas ir saistīts arī ar fizisko izskatu, taču ir vielas, kurām ir dažādas krāsas.
- Smarža: Tas ir atkarīgs no tā sastāva un tiek uztverts pēc smaržas.
- Garša: kā viela tiek uztverta pēc garšas.
- Kušanas, viršanas, sasalšanas un sublimācijas temperatūra: punkts, kurā viela pāriet no cietas vielas uz šķidrumu; šķidrs līdz gāzēts; šķidrs līdz ciets; un cieta līdz gāzveida; attiecīgi.
- Šķīdība: tie izšķīst, sajaucot ar šķidrumu vai šķīdinātāju.
- Cietība: svars, kurā materiāls ļaus saskrāpēt, sagriezt un šķērsot citu.
- Viskozitāte: šķidruma pretestība plūsmai.
- Virsmas spriedze: tā ir šķidruma spēja pretoties tā virsmas pieaugumam.
- Elektriskā un siltuma vadītspēja: materiāla spēja vadīt elektrību un siltumu.
- Kaļamība: īpašums, kas ļauj tiem deformēties, nesalūstot.
- Plastīgums: Spēja deformēt un veidot materiāla pavedienus.
- Termiskā sadalīšanās: pielietojot siltumu, viela tiek ķīmiski pārveidota.
b) Plaša vai ārēja (vispārīgās īpašības)
- Masa: vielas daudzums ķermenī.
- Apjoms: telpa, ko ķermenis aizņem.
- Masa: stumšanas spēks, ka smaguma ir uz objektu.
- Spiediens: spēja izstumt no apkārt esošā.
- Inerce: spēja palikt nekustīga, ja vien to nepārvieto ārējs spēks.
- Garums: viendimensiju objekta apjoms kosmosā.
- Kinētiskā un potenciālā enerģija: pateicoties tās kustībai un novietojumam telpā.
2. Ķīmiskās īpašības:
- PH: vielu skābuma vai sārmainības līmenis.
- Sadegšana: spēja sadedzināt ar skābekli, kurā tas atbrīvo siltumu un oglekļa dioksīdu.
- Jonizācijas enerģija: Enerģija, kas saņemta, lai elektrons varētu izkļūt no tā atomiem.
- Oksidēšana: spēja veidot sarežģītus elementus, zaudējot vai iegūstot elektronus.
- Korozija: tā ir vielas spēja sabojāt vai sabojāt materiāla struktūru.
- Toksicitāte: cik lielā mērā viela var kaitēt dzīvam organismam.
- Reaktivitāte: tieksme apvienoties ar citām vielām.
- Uzliesmojamība: Spēja radīt siltuma detonāciju, ko izraisa augsta ārējā temperatūra.
- Ķīmiskā stabilitāte: vielas spēja reaģēt uz skābekli vai ūdeni.
Matērijas agregācijas stāvokļi
Matērija var parādīties dažādos fiziskos stāvokļos. Tas nozīmē, ka tā konsistence starp citām īpašībām būs atšķirīga atkarībā no tā atomu un molekulu uzbūves, tāpēc tā runā par vielas specifiskajām īpašībām. Starp galvenajiem stāvokļiem, ko var sasniegt, ir šādi:
Ciets
Cietajiem ķermeņiem ir tāda īpatnība, ka to atomi atrodas ļoti tuvu viens otram, kas viņiem piešķir cietību, un viņi izturas pret to, ka tos šķērso vai sagriež cits ciets elements. Turklāt tiem ir kaļamība, kas ļauj deformēties zem spiediena, ne vienmēr jāsadrumstalojas.
To sastāvs arī ļauj tiem būt elastīgam, kas ir iespēja veidot tā paša materiāla vītnes, kad pret objektu nāk pretēji spēki, ļaujot tam izstiepties; un kušanas temperatūra, lai noteiktā temperatūrā tā varētu pārveidot savu stāvokli no cietas uz šķidru.
Šķidrums
Atomi, kas veido šķidrumu, ir apvienoti, bet ar mazāku spēku nekā cietie materiāli; Viņi arī ātri vibrē, kas ļauj tiem plūst, un to viskozitāte vai izturība pret kustību būs atkarīga no tā, kāda veida šķidrums tas ir (jo viskozāks, jo mazāk šķidruma). Tās formu noteiks konteiners, kas to satur.
Tāpat kā cietām vielām, tām ir viršanas temperatūra, kurā viņi vairs nebūs šķidri un kļūs gāzveida; un viņiem ir arī sasalšanas temperatūra, kurā viņi vairs nebūs šķidri, lai kļūtu cieti.
Gāzveida
Gāzēs esošie atomi ir gaistoši, izkaisīti, un gravitācijas spēks tos ietekmē mazāk nekā iepriekšējie matērijas stāvokļi. Tāpat kā šķidrumam, tam nav formas, tas prasīs tvertnes vai vides formu, kur tas atrodas.
Šis vielas stāvoklis, tāpat kā šķidrumi, ir saspiežams un lielākā mērā; tam ir arī spiediens, kas dod viņiem iespēju stumt to, kas ir apkārt. Tas spēj arī pārvērsties šķidrumā zem augsta spiediena (sašķidrināšana) un novērst siltumenerģiju, tas var kļūt par šķidru gāzi.
Plazmatisks
Šis matērijas stāvoklis ir viens no vismazāk izplatītajiem. Viņu atomi darbojas līdzīgi gāzveida elementiem ar atšķirību, ka tie tiek uzlādēti ar elektrību, kaut arī bez elektromagnētisma, kas padara tos par labiem elektrības vadītājiem. Tā kā tam ir specifiskas īpašības, kas nav saistītas ar pārējiem trim stāvokļiem, tas tiek uzskatīts par ceturto vielas agregācijas stāvokli.
Kāds ir vielas saglabāšanas likums?
Matērijas vai Lomonosova-Lavoizjē saglabāšanas likums nosaka, ka nevienu vielas veidu nevar iznīcināt, bet pārveidot citā ar atšķirīgām ārējām īpašībām vai pat molekulārā līmenī, bet tā masa paliek. Tas ir, pakļauts kādam fiziskam vai ķīmiskam procesam, tas saglabā to pašu masu un svaru, kā arī telpiskās proporcijas (tilpumu, ko tas aizņem).
Šo atklājumu veica krievu zinātnieki Mihails Lomonosovs (1711-1765) un Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Pirmais to novēroja pirmo reizi, kad svina plāksnes pēc izkausēšanas noslēgtā traukā nezaudēja savu svaru; tomēr šim atradumam tajā laikā netika piešķirta pienācīga nozīme.
Pēc gadiem Lavoizjē eksperimentēja ar slēgtu trauku, kur 101 dienu vārīja ūdeni un kura tvaiks neizplūda, bet atgriezās tajā. Viņš salīdzināja svarus pirms un pēc eksperimenta un secināja, ka matērija netiek ne radīta, ne iznīcināta, bet pārveidota.
Šim likumam ir savs izņēmums, un tas būtu gadījumā ar kodola tipa reakcijām, jo tajos masa var pārveidoties enerģijā un pretējā virzienā, tāpēc ir iespējams teikt, ka tās var "iznīcināt" vai "radīt". “Konkrētam mērķim, bet patiesībā tas tiek pārveidots, pat ja tas notiek enerģijā.
Matērijas piemēri
Starp galvenajiem matērijas piemēriem pēc apkopošanas stāvokļa var izcelt:
- Cietviela: klints, koks, plāksne, tērauda stienis, grāmata, bloks, plastmasas glāze, ābols, pudele, tālrunis.
- Šķidruma stāvoklis: ūdens, eļļa, lava, eļļa, asinis, jūra, lietus, sulas, kuņģa sulas.
Gāze
- Gāzveida stāvoklis: skābeklis, dabasgāze, metāns, butāns, ūdeņradis, slāpeklis, siltumnīcas gāzes, dūmi, ūdens tvaiki, oglekļa monoksīds.
- Plazmatiskais stāvoklis: uguns, ziemeļblāzma, saule un citas zvaigznes, saules vēji, jonosfēra, rūpnieciskas izmantošanas vai izmantošanas elektriskā izlāde, matērija starp planētām, zvaigznēm un galaktikām, elektriskās vētras, neons plazmas forma no neona lampām, plazmas ekrāna monitori no televizoriem vai citādi.
