A minket körülvevő fizikai világ anyagból áll. Öt érzékünkkel felismerhetjük vagy érzékelhetjük az anyag különféle típusait. Egyesek könnyen kőnek tekinthetők, amely látható és kézben tartható, mások kevésbé könnyen felismerhetők, vagy az egyik érzék nem érzékelhető; például a levegő. A lényeg bármi, amelynek van tömege és súlya, helyet foglal el az űrben, lenyűgözi érzékeinket és megtapasztalja a tehetetlenség jelenségét (a helyzet megváltoztatására kínált ellenállás).
Mi a probléma
Tartalomjegyzék
Az anyag definíciója a fizika szerint minden, ami azt alkotja, ami a téridőben elfoglal egy régiót, vagy ahogy etimológiai eredete leírja, az az anyag, amelyből minden létrejön. Más szavakkal, az anyag fogalma megállapítja, hogy minden, ami az Univerzumban jelen van, rendelkezik tömeggel és térfogattal, amit meg lehet mérni, észlelni, számszerűsíteni, megfigyelni lehet, ami egy tér-idő helyet foglal el, és amelyet a természet törvényei irányítanak..
Ezen túlmenően a tárgyakban lévő anyag energiával rendelkezik (a testek munkaképessége, például az egyik állapotból a másikba való elmozdulás vagy váltás), ami lehetővé teszi, hogy a tér-időben terjedjen (ami egy fogalom tér és idő együttvéve: melyik objektum foglal el egy bizonyos teret az idővonal egy meghatározott pontján). Fontos megjegyezni, hogy az anyagnak nem minden formája, amelynek energiája van, nem rendelkezik tömeggel.
Mindenben van anyag, mivel különböző fizikai állapotokban jelenik meg; ezért mind kalapácsban, mind léggömbben létezhet. Különböző típusok is vannak; tehát az élő test anyag, valamint élettelen tárgy.
Az anyag meghatározása azt is jelzi, hogy atomokból áll, amelyek az anyag végtelen kis egysége, amelyet a legkisebbnek gondoltak, amíg kiderült, hogy más kisebb részecskék (az negatív töltésű elektronok, pozitív töltésű protonok és semleges vagy töltés nélküli neutronok).
118 típusuk van, amelyeket az elemek periódusos táblázata említ, amelyek egyetlen típusú atomnak számítanak, míg a vegyületek olyan anyagok, amelyek két vagy több atomból állnak, például vízből (hidrogén és oxigén). Viszont a molekulák az anyag részei, és definiált konfigurációjú atomcsoportok, amelyek kötése kémiai vagy elektromágneses.
Egy tárgy vagy bármi a világon különböző típusú anyagokból állhat, például süteményből vagy egy szem sóból, és különféle anyagok nyerhetők, ha fizikai állapotuk megváltozik. Ez a módosítás lehet fizikai vagy kémiai. Fizikai módosítás akkor következik be, amikor az objektum megjelenése megváltozik vagy átalakul, míg a kémia akkor következik be, ha az atomösszetétele megváltozik.
A témát a bonyolultsági szintje szerint rangsorolják. Az élő szervezetek esetében az anyag osztályozásában a legegyszerűbbtől a legösszetettebbig:
- Szubatomi: Az atomot alkotó részecskék: protonok (+), neutronok (töltés nélkül) és elektronok (-).
- Atom: Az anyag minimális egysége.
- Molekuláris: Két vagy több atomból álló csoportok, amelyek lehetnek azonos vagy különböző típusúak, és más anyagcsoportot alkotnak.
- Sejt: Az összes élő szervezet legkisebb egysége, összetett molekulákból áll.
- Szövet: Olyan sejtek csoportja, amelyek funkciója megegyezik.
- Szervek: A szövetek összetétele egy tagban, amely valamilyen funkciót ellát.
- Rendszer vagy készülék: Olyan szervek és szövetek összetétele, amelyek együtt működnek egy adott funkció érdekében.
- Organizmus: Ez egy szerv, rendszer, sejt, az élőlény, az egyén összessége. Ebben az esetben, bár sok hasonló csoport csoportjába tartozik, egyedülálló egy olyan DNS-sel, amely különbözik az összes többi fajtól.
- Népesség: Hasonló szervezetek, amelyek csoportosulva egyazon térben élnek.
- Faj: Az azonos típusú organizmusok összes populációjának kombinációja.
- Ökoszisztéma: Különböző fajok összekapcsolása táplálékláncok révén egy adott környezetben.
- Biome: Egy régió ökoszisztémáinak csoportjai.
- Bioszféra: Minden élőlény és a környezet összessége, amelyben kapcsolatban állnak.
Az anyag jellemzői
Az anyag meghatározásához fontos megemlíteni, hogy rendelkezik jellemzőkkel. Az anyag jellemzői annak fizikai állapotának megfelelően változnak, amelyben előfordulnak, vagyis az atomokat alkotó képződésnek és felépítésnek, valamint annak, hogy mennyire egységesek egymással. Mindegyikük meghatározza, hogy egy test, tárgy, anyag vagy tömeg hogyan néz ki vagy hogyan hat egymással. Vannak azonban olyan jellemzők, amelyek közösek mindenben, ami anyagból áll, és ezek a következők:
1. Különböző anyaghalmazállapotokat mutatnak be: szilárd, folyékony, gáz és plazma. Az anyag ezen fizikai állapotán kívül két kevésbé ismert állapot van, amelyek szuperfolyékonyak (amelyeknek nincs viszkozitásuk, és zárt áramkörben végtelen módon bármilyen ellenállás nélkül képes áramolni) és szuperszilárd (szilárd és folyékony anyag, amikor ugyanakkor), és úgy gondolják, hogy a hélium képes bemutatni az anyag minden állapotát.
2. Tömegük van, ami egy adott térfogatban vagy területen lévő anyagmennyiség lenne.
3. Súlyuk van, amely azt jelzi, hogy a gravitáció milyen mértékben gyakorol nyomást az említett tárgyra; vagyis mennyi vonzóerőnek van rajta a föld.
4. Hőmérsékletet mutatnak, ami a bennük lévő hőenergia mennyisége. Két azonos hőmérsékletű test között nem történik ugyanazon átvitel, ezért mindkettőben ugyanaz marad; Másrészt két különböző hőmérsékletű testben a melegebb hőenergiáját átadja a hidegebbnek.
5. Térfogatuk van, amely azt a helyet jelöli, amelyet egy adott helyen elfoglalnak, és hossza, tömege, porozitása adja meg, többek között.
6. Van áthatolhatatlanság, ami azt jelenti, hogy minden szervezet képes elfoglalni egy helyet, és csak egy hely egy időben, úgy, hogy ha egy tárgy igyekszik elfoglalni a helyet egy másik, az egyik a két helyre kerül.
7. Ezek sűrűsége, amely az arány a masszát a térfogata a tárgy. Az államok legnagyobb és legkisebb sűrűsége között vannak: szilárd anyagok, folyadékok és gázok.
8. Van homogén és heterogén anyag. Az első esetben szinte lehetetlen azonosítani, hogy mi alkotja, még mikroszkóp segítségével sem; míg a másodikban könnyedén megfigyelheti a benne lévő elemeket és megkülönböztetheti őket.
9. Azt összenyomhatósága, amely képes csökkenteni a térfogatát, ha ki van téve a külső nyomás, például a hőmérséklet.
Emellett kiemelhetők az anyag állapotának változásai, amelyek azok a folyamatok, amelyek során a test aggregációjának állapota megváltoztatja molekuláris szerkezetét, hogy átalakuljon egy másik állapotba. Ezek az anyag intenzív tulajdonságainak részei, és ezek:
- Egyesülés. Ez az a folyamat, amelyben a szilárd állapotú anyag hőenergia alkalmazásával folyékony állapotba alakul át.
- Fagyasztás és megszilárdulás. Ez az, amikor egy folyékony válik szilárd folyamat révén hűtési azt, fordult a szerkezetet egy sokkal erősebb és jobban ellenáll.
- Szublimáció. Ez az a folyamat, amelyben hőenergia hozzáadásával egyes szilárd testek atomjai gyorsan haladnak gázzá válni anélkül, hogy egy korábbi folyékony állapotban mennének keresztül.
- Lerakódás vagy kristályosítás. Azáltal, hogy a hőt eltávolítja egy gázból, az összetartozó részecskék több szilárd kristályt eredményezhetnek anélkül, hogy korábban folyékony állapoton kellene átmenniük.
- Forrás, párolás vagy bepárlás. Ez az a folyamat, amelynek során, amikor a hőt egy folyadékra alkalmazzák, gázzá válik, mivel atomjai elválnak.
- Páralecsapódás és cseppfolyósítás. Ez a fordított párolgási folyamat, amelynek során, amikor hideget alkalmaznak egy gázra, részecskéi lelassulnak és közelebb kerülnek egymáshoz, amíg ismét folyadékot nem képeznek.
Melyek az anyag tulajdonságai
Az anyag tulajdonságai változatosak, mivel sok komponens van bennük, de fizikai, kémiai, fizikai-kémiai, általános és specifikus tulajdonságokkal rendelkeznek. Nem minden anyagtípus fogja megmutatni ezeket a tulajdonságokat, mivel például egyesek valamilyen típusú anyagra, tárgyra vagy tömegre vonatkoznak, különösen az aggregáció állapotától függően.
Az anyag fő általános tulajdonságai között van:
Kiterjesztés
Ez része az anyag fizikai tulajdonságainak, mivel utal az anyag térfogatára és mennyiségére. Ez azt jelenti, hogy kiterjedt tulajdonságokkal rendelkeznek: térfogat, hosszúság, mozgási energiák (tömegétől függ és elmozdulása adja) és potenciál (térbeli helyzete adja).
Tészta
Arra az anyagmennyiségre utal, amely egy tárgynak vagy testnek nincs kiterjesztése vagy elhelyezkedése alatt; vagyis a benne lévő tömeg mennyisége nem függ össze azzal, hogy mekkora térfogatot foglal el az űrben, így egy kicsi kiterjedésű tárgy hatalmas tömegű lehet és fordítva. Tökéletes példa a fekete lyukak, amelyek számtalan mennyiségű tömeggel rendelkeznek az űrbeli kiterjedésükhöz képest.
Tehetetlenség
Az anyag fogalmában ez az a tulajdonság, amellyel a tárgyak nyugalmi állapotukat fenntarthatják, vagy folytathatják mozgásukat, kivéve, ha azon kívüli erő módosítja a térben elfoglalt helyzetüket.
Porozitás
A testben az anyag definícióját alkotó atomok között üres terek vannak, amelyek egyik vagy másik anyagtól függően nagyobbak vagy kisebbek lesznek. Ezt porozitásnak nevezzük, ami azt jelenti, hogy ellentétes a tömörítéssel.
Oszthatóság
Ez a testeknek az a képessége, hogy szétesésig kisebb darabokra hasadnak, még molekula- és atomméretekben is. Ez a felosztás lehet mechanikai és fizikai átalakulások eredménye, de nem változtatja meg kémiai összetételét, és nem változtatja meg az anyag lényegét.
Rugalmasság
Ez az anyag egyik fő tulajdonságára vonatkozik, és ebben az esetben az objektumnak az a képessége, hogy visszatérjen eredeti térfogatához, miután olyan nyomóerőnek van kitéve, amely deformálja. Ennek a tulajdonságnak azonban van egy határa, és vannak olyan anyagok, amelyek hajlamosabbak a rugalmasságra, mint mások.
A fent említetteken kívül fontos kiemelni az anyag egyéb fizikai és kémiai tulajdonságait, amelyek léteznek és számosak. Közöttük:
1. Fizikai tulajdonságok:
a) Intenzív vagy belső (specifikus tulajdonságok)
- Megjelenés: Elsősorban milyen állapotban van a test és hogyan néz ki.
- Szín: Ez a fizikai megjelenéssel is összefügg, de vannak olyan anyagok, amelyeknek különböző a színe.
- Szag: Összetételétől függ, és a szag érzékeli.
- Íz: Hogyan érzékelik az anyagot ízlés szerint.
- Olvadás-, forrás-, fagyás- és szublimációs pont: Az a pont, amikor az anyag szilárd anyagból folyadékká válik; folyadéktól szénsavasig; folyadéktól szilárdig; szilárd vagy gáznemű; illetőleg.
- Oldékonyság: Folyadékkal vagy oldószerrel keverve oldódnak fel.
- Keménység: Méret, amelyben egy anyag lehetővé teszi egy másik karcolását, vágását és keresztezését.
- Viszkozitás: folyadék ellenállása az áramlásnak.
- Felületi feszültség: A folyadéknak az a képessége, hogy ellenálljon a felülete növekedésének.
- Elektromos és hővezető képesség: Az anyag képessége villamos energia és hő vezetésére.
- Formálhatóság: Tulajdonság, amely lehetővé teszi számukra, hogy törés nélkül deformálódjanak.
- Hajlékonyság: Képesség az anyag fonalainak deformálására és alakítására.
- Hőbomlás: Hő alkalmazásakor az anyag kémiailag átalakul.
b) Kiterjedt vagy külső (általános tulajdonságok)
- Tömeg: Az anyag mennyisége a testben.
- Kötet: A test által elfoglalt tér.
- Súly: A gravitáció által a tárgyra gyakorolt nyomóerő.
- Nyomás: Az a képesség, hogy "kiszorítsák" a körülöttük levőket.
- Tehetetlenség: Az a képesség, hogy mozdulatlan maradjon, hacsak külső erő nem mozgatja meg.
- Hossz: Egydimenziós objektum kiterjedése a térben.
- Kinetikus és potenciális energia: Mozgása és térbeli helyzete miatt.
2. Kémiai tulajdonságok:
- PH: Az anyagok savasságának vagy lúgosságának szintje.
- Égés: Az oxigénnel való égés képessége, amelyben hő és szén-dioxid szabadul fel.
- Ionizációs energia: Az az energia, amelyet az elektron kapott az atomjai elől való menekülésre.
- Oxidáció: Komplex elemek kialakításának képessége az elektronok vesztesége vagy nyeresége révén.
- Korrózió: Az anyagnak az a képessége, hogy károsítja vagy megrongálja az anyag szerkezetét.
- Toxicitás: Annak mértéke, hogy egy anyag milyen mértékben károsíthatja az élő szervezetet.
- Reakciókészség: hajlandóság más anyagokkal való kombinációra.
- Gyúlékonyság: Képes magas külső hőmérséklet okozta hőrobbantásra.
- Kémiai stabilitás: Az anyag képessége oxigénre vagy vízre reagálni.
Az anyag összesülésének állapotai
Az anyag különböző fizikai állapotokban jelenhet meg. Ez azt jelenti, hogy konzisztenciája - egyéb jellemzők mellett - az atomok és molekulák szerkezetétől függően eltérő lesz, ezért az anyag sajátos tulajdonságairól beszél. A főbb elérhető állapotok a következők:
Szilárd
A szilárd testek sajátossága, hogy atomjaik nagyon közel vannak egymáshoz, ami keménységet ad nekik, és ellenállnak annak, hogy egy másik szilárd anyag keresztezze vagy vágja le őket. Ezenkívül alakíthatóságuk is lehetővé teszi számukra, hogy nyomás alatt deformálódjanak, anélkül, hogy feltétlenül széttöredeznének.
Összetételük lehetővé teszi számukra a hajlékonyságot is, amely lehetővé teszi ugyanabból az anyagból álló szálak kialakítását, ha ellentétes erők lépnek a tárgy felé, lehetővé téve a nyújtást; olvadáspontja, hogy bizonyos hőmérsékleten szilárd állapotból folyadékká alakítsa át az állapotát.
Folyékony
A folyadékokat alkotó atomok egyesülnek, de kisebb erővel, mint a szilárd anyagok; Gyorsan rezegnek, ami lehetővé teszi számukra az áramlást, és viszkozitásuk vagy ellenállásuk a mozgással szemben attól függ, hogy milyen típusú folyadékról van szó (minél viszkózusabb, annál kevesebb folyadék). Alakját az azt tartalmazó tartály határozza meg.
A szilárd anyagokhoz hasonlóan forráspontjuk is van, amelynél megszűnnek folyékonyak és gázneművé válnak; és van fagypontjuk is, amelynél megszűnik folyékony és szilárd lesz.
Gáznemű
A gázokban jelenlévő atomok illékonyak, szétszóródtak, és a gravitációs erő kisebb mértékben hat rájuk, mint a korábbi anyagállapotok. A folyadékhoz hasonlóan nincs alakja, elveszi a tartály vagy a környezet alakját, ahol van.
Ennek az anyagállapotnak, akárcsak a folyadékoknak, összenyomhatósága van és nagyobb mértékben; nyomása is van, ami azt a minőséget biztosítja számukra, hogy nyomják, ami körülöttük van. Képes nagy nyomás alatt folyadékká alakulni (cseppfolyósítás) és kiküszöbölni a hőenergiát, folyékony gázzá válhat.
Plazmatikus
Ez az anyagállapot az egyik legkevésbé gyakori. Az atomjaik hasonlóan működnek, mint a gáznemű elemek, azzal a különbséggel, hogy elektromossággal vannak töltve, bár elektromágnesesség nélkül, ami jó elektromos vezetővé teszi őket. Mivel sajátos jellemzői vannak, amelyek nem kapcsolódnak a másik három állapothoz, az anyag összesítésének negyedik állapotának tekintik.
Mi az anyagvédelem törvénye?
Az anyag megőrzésének törvénye vagy Lomonoszov-Lavoisier megállapítja, hogy semmiféle anyag nem semmisíthető meg, hanem más külső tulajdonságokkal rendelkező vagy akár molekuláris szinten átalakítható anyaggá alakul, de annak tömege megmarad. Vagyis valamilyen fizikai vagy kémiai folyamatnak vetik alá, megtartja ugyanolyan tömegét és súlyát, valamint térbeli arányaiban (az általa elfoglalt térfogat).
Ezt a felfedezést Mihail Lomonoszov (1711-1765) és Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) orosz tudósok készítették. Az első akkor figyelte meg először, amikor az ólomlemezek nem vesztették el súlyukat, miután lezárt edényben megolvasztották őket; ez a megállapítás azonban akkor még nem kapott kellő jelentőséget.
Évekkel később Lavoisier egy zárt tartályral kísérletezett, ahol 101 napig forralt vizet, és amelynek gőze nem szökött ki, hanem visszatért hozzá. Összehasonlította a kísérlet előtti és utáni súlyokat, és arra a következtetésre jutott, hogy az anyag nem keletkezik és nem semmisül meg, hanem átalakul.
Ennek a törvénynek van kivétele, és ez a nukleáris típusú reakciók esetében lenne, mivel ezekben a tömeg energiává és ellentétes irányba alakulhat át, így azt lehet mondani, hogy "megsemmisíthetők" vagy "létrehozhatók". „Egy meghatározott célra, de a valóságban átalakul, még akkor is, ha energiává válik.
Példák anyagra
Az anyag fő példái közül a következőket lehet kiemelni az összesítés állapota szerint:
- Szilárdtest: szikla, fa, lemez, acélrúd, könyv, tömb, műanyag pohár, alma, üveg, telefon.
- Folyékony állapot: Víz, olaj, láva, olaj, vér, tenger, eső, nedv, gyomornedv.
A gáz
- Gáz halmazállapot: Oxigén, földgáz, metán, bután, hidrogén, nitrogén, üvegházhatású gázok, füst, vízgőz, szén-monoxid.
- Plazmatikus állapot: Tűz, az északi fény, a Nap és más csillagok, a napszél, az ionoszféra, az ipari felhasználás vagy használat elektromos kisülése, a bolygók, a csillagok és a galaxisok közötti anyag, az elektromos viharok, a neon neonlámpákból származó plazma, televízióból származó plazmaképernyő-monitorok vagy más módon.
