MEDŽIAGA: KILMĖ, SAVYBĖS, BŪSENOS IR PAVYZDŽIAI - MOKSLAS - 2025

Reikalas yra tas, kuris turi masę, užima vietą erdvėje ir sugeba bendrauti gravitacinis. Visa visata yra sudaryta iš materijos, savo kilme turinti iškart po Didžiojo sprogimo.

Medžiaga yra keturiose būsenose: kieta, skysta, dujinė ir plazminė. Pastaroji turi daug panašumų su dujomis, tačiau, būdama unikali, pasižymi ketvirtąja agregacijos forma.

Medžiagą sudaro atomai. Atomai sudaryti iš neutronų, protonų ir elektronų

Medžiagos savybės skirstomos į dvi kategorijas: bendrąsias ir savybes. Generolai leidžia atskirti materiją nuo to, kas nėra. Pavyzdžiui, masė yra materijos savybė, taip pat elektros krūvis, tūris ir temperatūra. Šios savybės būdingos bet kuriai medžiagai.

Savo ruožtu charakteristikos yra ypatingos savybės, kuriomis viena materijos rūšis skiriasi nuo kitos. Šiai kategorijai priklauso tankis, spalva, kietumas, klampumas, laidumas, lydymosi temperatūra, suspaudimo modulis ir dar daugiau.

Iš ko susideda materija?

Atomai yra materijos elementai. Savo ruožtu atomai yra sudaryti iš protonų, elektronų ir neutronų.

Elektrinis krūvis

Elektros krūvis yra būdinga dalelėms, sudarančioms materiją. Protonai turi teigiamą ir elektronai neigiamą krūvį, neutronai neturi elektros krūvio.

Atomoje protonai ir elektronai randami vienodais kiekiais, todėl atomas - ir materija apskritai - paprastai yra neutralioje būsenoje.

Iliustracija, vaizduojanti atomą. Protonai ir neutronai branduolyje yra vienodi. Apytiksliai branduolio elektronai yra skirtinguose orbitos lygiuose

Medžiagos kilmė

Medžiagos kilmė yra pradinėse visatos formavimosi akimirkose - stadijoje, kurioje pradėjo formuotis tokie lengvieji elementai kaip helis, ličio ir deuterio (vandenilio izotopas).

NASA / WMAP mokslo komanda / Dana Berry menas

Ši fazė yra žinoma kaip Didžiojo sprogimo nukleosintezė - atominių branduolių susidarymo procesas iš jų sudedamųjų dalių: protonų ir neutronų. Trumpomis akimirkomis po Didžiojo sprogimo Visata atvėso ir protonai bei neutronai susijungė ir sudarė atominius branduolius.

Žvaigždžių formavimasis ir elementų kilmė

Vėliau, kai buvo suformuotos žvaigždės, jų branduoliai sintetino sunkiausius elementus per branduolio sintezės procesus. Taip atsirado paprastoji materija, iš kurios suformuojami visi žinomi objektai Visatoje, įskaitant gyvas būtybes.

Tačiau šiandien mokslininkai mano, kad visata nėra sudaryta vien iš paprastos materijos. Esamas šio reikalo tankis nepaaiškina daugelio kosmologinių stebėjimų, tokių kaip Visatos išsiplėtimas ir žvaigždžių greitis galaktikose.

Žvaigždės juda greičiau, nei numatė paprastosios materijos tankis, todėl postuluojamas nematomos materijos, kuri yra atsakinga, egzistavimas. Kalbama apie tamsiąją medžiagą.

Trečiosios klasės materijos egzistavimas taip pat postuluojamas, susijęs su tuo, kas vadinama tamsiąja energija. Atminkite, kad materija ir energija yra lygiaverčiai, kaip nurodė Einšteinas.

Tai, ką aprašysime žemiau, nurodo tik paprastą medžiagą, iš kurios mes esame pagaminti, kuri turi masę ir kitas bendrąsias savybes ir daug labai specifinių, priklausomai nuo materijos rūšies.

Medžiagos savybės

- Bendrosios savybės

Bendrosios materijos savybės yra būdingos visai jai. Pavyzdžiui, medžio ir metalo gabalas turi masę, užima tūrį ir yra tam tikroje temperatūroje.

Masė, svoris ir inercija

Masė ir svoris yra terminai, kurie dažnai painiojami. Tačiau tarp jų yra esminis skirtumas: kūno masė yra ta pati - nebent ji patiria nuostolius - bet to paties objekto svoris gali kisti. Mes žinome, kad Žemėje ir Mėnulyje svoris nėra tas pats, nes Žemės gravitacija yra didesnė.

Todėl masė yra skaliarinis dydis, o svoris yra vektorius. Tai reiškia, kad objekto svoris turi dydį, kryptį ir prasmę, nes tai yra jėga, kuria Žemė - arba Mėnulis ar kitas astronominis objektas - tempia objektą link jo centro. Čia kryptis ir pojūtis yra „link centro“, o dydis atitinka skaitmeninę dalį.

Norint išreikšti masę, pakanka skaičiaus ir vieneto. Pavyzdžiui, jie kalba apie kilogramą kukurūzų arba toną plieno. Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) masės vienetas yra kilogramas.

Kitas dalykas, kurį tikrai žinome iš kasdienės patirties, yra tai, kad labai masyvius daiktus yra sunkiau perkelti nei lengvesnius. Pastariesiems lengviau pakeisti judesius. Tai materijos savybė, vadinama inercija, matuojama per masę.

Tomas

Medžiaga užima tam tikrą erdvę, kurią neužima kažkas kitas dalykas. Todėl tai yra nepraeinama, o tai reiškia, kad jis atsparus kitoms medžiagoms, užimančioms tą pačią vietą.

Pvz., Mirkydamas kempinę, skystis yra kempinės porose, neužimdamas tos pačios vietos. Tas pats pasakytina apie suskaidytas akytas uolienas, kuriose yra aliejaus.

Temperatūra

Atomai yra suskirstyti į molekules, kad būtų sukurta materijos struktūra, tačiau, pasiekus šias daleles, jos nėra statiškoje pusiausvyroje. Priešingai, jie turi būdingą vibracinį judesį, kuris, be kita ko, priklauso nuo jų polinkio.

Šis judėjimas susijęs su materijos vidine energija, kuri matuojama per temperatūrą.

- būdingos savybės

Jų yra daug ir jų tyrimas padeda apibūdinti skirtingas sąveikas, kurias gali nustatyti materija. Vienas iš svarbiausių yra tankis: kilogramas geležies ir kitas mediena sveria tą patį, tačiau geležies kilogramas užima mažiau tūrio nei medienos kilogramas.

Tankis yra masės ir tūrio santykis, kurį ji užima. Kiekviena medžiaga turi jai būdingą tankį, nors ji nėra nekintama, nes temperatūra ir slėgis gali turėti reikšmingų pokyčių.

Kita ypatinga savybė yra elastingumas. Ne visos medžiagos turi vienodą elgesį tempiant ar suspaudžiant. Kai kurie yra labai atsparūs, kiti lengvai deformuojasi.

Tokiu būdu mes turime daugybę materijos savybių, apibūdinančių jos elgesį daugybėje situacijų.

Medžiagos būsenos

Skystas, kietas ir dujinis vanduo.

Medžiaga mums atrodo agregacijos būsenose, priklausomai nuo rišliosios jėgos tarp ją sudarančių dalelių. Tokiu būdu yra keturios būsenos, atsirandančios natūraliai:

-Visi

-Skydžiai

-Dujos

-Plasma

Kieta

Kietojo kūno forma yra labai tiksliai apibrėžta, nes sudedamosios dalelės yra labai rišlios. Jis taip pat pasižymi geru elastingu atsaku, nes kai jis deformuojasi, kietosios būsenos medžiaga linkusi grįžti į pradinę būseną.

Skysčiai

Skysčiai yra talpyklos, kurioje yra jie, formos, tačiau net ir tuo atveju, jie turi tiksliai apibrėžtą tūrį, nes molekuliniai ryšiai, nors ir lankstesni nei kietos medžiagos, vis tiek suteikia pakankamą sanglaudą.

Dujos

Dujinės būsenos medžiaga pasižymi tuo, kad jos sudedamosios dalelės nėra sandariai sujungtos. Tiesą sakant, jie turi didelį mobilumą, todėl dujos neturi formos ir plečiasi tol, kol užpildo talpyklos, kurioje yra, tūrį.

Trys geriausiai žinomos materijos būsenos. Josell7

Plazma

Plazma yra dujinės būsenos medžiaga ir taip pat jonizuota. Anksčiau buvo minėta, kad apskritai materija yra neutralioje būsenoje, tačiau plazmos atveju vienas ar keli elektronai atsiskyrė nuo atomo ir paliko jį su grynuoju krūviu.

Nors plazma yra mažiausiai pažįstama iš materijos būsenų, tiesa ta, kad jos gausu visatoje. Pavyzdžiui, plazma egzistuoja Žemės išorinėje atmosferoje, taip pat Saulėje ir kitose žvaigždėse.

Laboratorijoje galima sukurti plazmą kaitinant dujas, kol elektronai atsiskiria nuo atomų, arba bombarduodami dują didelės energijos spinduliuote.

Medžiagos pavyzdžiai

Bendri objektai

Bet kuris bendras objektas yra pagamintas iš materijos, pavyzdžiui:

• Knyga
• Kėdė
• Lentelė
• Mediena
• Stiklas.

Elementarioji materija

Elementarioje materijoje randame elementus, kurie sudaro periodinę elementų lentelę, kuri yra pati elementariausia materijos dalis. Visus daiktus sudarančius daiktus galima suskaidyti į šiuos mažus elementus.

• Aliuminis
• Baris
• Argonas
• Boras
• Kalcis
• Galliumas
• Indėnas.

Organinė medžiaga

Tai yra dalykas, kurį sukuria gyvieji organizmai ir kurio pagrindą sudaro anglies, lengvojo elemento, chemija, lengvai formuojanti kovalentinius ryšius. Organiniai junginiai yra ilgos molekulių grandinės, pasižyminčios dideliu universalumu, ir gyvenimas jas naudoja savo funkcijoms atlikti.

Antimaterija

Tai yra materijos rūšis, kurioje elektronai yra teigiamai įkraunami (pozitronai), o protonai (antiprotonai) yra neigiamai įkraunami. Neutronai, nors ir atsakingi už neutralius, taip pat turi savo antidalelių, vadinamų antineutronus, iš antikūnų.

Antimaterio dalelių masė yra tokia pati kaip materijos dalelių ir jos pasitaiko gamtoje. Kosminiuose spinduliuose, spinduliuotėje, sklindančioje iš kosmoso, nuo 1932 m. Buvo aptikti pozitronai. Visų rūšių antidalelės buvo gaminamos laboratorijose. , naudojant branduolinius greitintuvus.

Net buvo sukurtas dirbtinis antiatomas, sudarytas iš pozitrono, skriejančio antiprotonu. Tai truko neilgai, nes antimaterija sunaikina esant medžiagai ir gamina energiją.

Juodoji medžiaga

Reikalas, iš kurio sudaryta Žemė, taip pat yra likusioje visatos dalyje. Žvaigždžių branduoliai veikia kaip milžiniški dalijimosi reaktoriai, kuriuose nuolat susidaro atomai, sunkesni už vandenilį ir helį.

Tačiau, kaip minėjome anksčiau, Visatos elgesys rodo daug didesnį tankį, nei yra stebima. Paaiškinimas gali būti tokio tipo materijoje, kurios nematyti, tačiau sukuriančioje poveikį, kurį galima pastebėti ir kuris virsta gravitacinėmis jėgomis, kurios yra intensyvesnės nei sukuriamos stebimos medžiagos tankis.

Manoma, kad tamsiosios materijos ir energija sudaro 90% visatos (buvusios jos sudaro 25% visos). Taigi tik 10% paprastosios materijos ir likusi dalis būtų tamsi energija, kuri būtų vienodai paskirstyta visoje visatoje.

Nuorodos

1. Chemija Libretexts. Fizinės ir cheminės medžiagos savybės. Atkurta iš: chem.libretexts.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualus fizikos mokslas. 5-asis. Ed Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2010. Fizika: konceptualus pasaulio vaizdas. 7-asis. Leidimas. Cengažas.
4. Tillery, B. 2013. Integruoti mokslą.6. Leidimas. „MacGraw Hill“.
5. Vikipedija. Medžiaga. Atkurta iš: es.wikipedia.org.
6. Wilczec, F. Mišių kilmė Atkurta iš: web.mit.edu.