МАТЕРИЯ: ПРОИЗХОД, СВОЙСТВА, СЪСТОЯНИЯ И ПРИМЕРИ - НАУКА - 2025

На въпроса е, че който има маса, заема място в пространството и е в състояние да си взаимодействат гравитационно. Цялата Вселена е изградена от материя, която произхожда непосредствено след Големия взрив.

Материята присъства в четири състояния: твърдо, течно, газово и плазмено. Последният има много прилики с газа, но като има уникални характеристики, го прави четвъртата форма на агрегация.

Материята е изградена от атоми. Атомите са изградени от неутрони, протони и електрони

Свойствата на материята се делят на две категории: общи и характеристики. Генералите позволяват човек да различава материята от това, което не е. Например, масата е характеристика на материята, както и електрически заряд, обем и температура. Тези свойства са общи за всяко вещество.

От своя страна характеристиките са конкретните свойства, по които един вид материя се разграничава от друг. Тази категория включва плътност, цвят, твърдост, вискозитет, проводимост, точка на топене, модул на сгъваемост и много други.

От какво е направена материята?

Атомите са градивните елементи на материята. От своя страна атомите са изградени от протони, електрони и неутрони.

Електрически заряд

Електрическият заряд е присъща характеристика на частиците, които съставляват материя. Протоните имат положителен заряд, а електроните отрицателно зареждат, като неутроните липсват електрически заряд.

В атома протоните и електроните се намират в равни количества, следователно атомът - и материята като цяло - обикновено е в неутрално състояние.

Илюстрация, представляваща атом. Протоните и неутроните са в еднакъв брой в ядрото. Електроните са на различни орбитални нива около ядрото

Произход на материята

Произходът на материята е в началните моменти от формирането на Вселената - етап, в който започват да се образуват леки елементи като хелий, литий и деутерий (изотоп на водород).

НАСА / WMAP Научен екип / Изкуство от Дана Бери

Тази фаза е известна като нуклеосинтеза на Големия взрив, процесът на генериране на атомни ядра от техните съставки: протони и неутрони. Кратки моменти след Големия взрив, Вселената се охлажда и протоните и неутроните се съединяват, за да образуват атомни ядра.

Образуване на звезди и произход на елементи

По-късно, когато звездите са се образували, техните ядра синтезират най-тежките елементи чрез процеси на ядрен синтез. Така възниква обикновената материя, от която се формират всички известни обекти във Вселената, включително живи същества.

Въпреки това днес учените смятат, че Вселената не е изградена изцяло от обикновена материя. Съществуващата плътност на тази материя не обяснява много от космологичните наблюдения, като разширяването на Вселената и скоростта на звездите в галактиките.

Звездите се движат по-бързо, отколкото се предвижда от плътността на обикновената материя, поради което съществуването на невидима материя, която е отговорна, се постулира. Става въпрос за тъмна материя.

Съществува и трети клас материя, който се свързва с това, което е известно като тъмна енергия. Помнете, че материята и енергията са еквивалентни, според това, което посочи Айнщайн.

Това, което ще опишем по-нататък, се отнася изключително до обикновената материя, от която сме направени, която има маса и други общи характеристики и много много специфични, в зависимост от вида на материята.

Свойства на материята

- Общи свойства

Общите свойства на материята са общи за нея. Например парче дърво и парче метал имат маса, заемат обем и са при определена температура.

Маса, тегло и инерция

Масата и теглото са термини, които често се бъркат. Между тях обаче има фундаментална разлика: масата на тялото е една и съща - освен ако не претърпи загуба - но теглото на същия този предмет може да се промени. Знаем, че теглото на Земята и на Луната не е едно и също, тъй като гравитацията на Земята е по-голяма.

Следователно масата е скаларно количество, докато теглото е вектор. Това означава, че теглото на даден обект има величина, посока и смисъл, защото това е силата, с която Земята - или Луната или друг астрономически обект - дърпа обекта към центъра му. Тук посоката и усетът са „към центъра“, докато величината съответства на числовата част.

За да изразите масата, са достатъчни число и единица. Например говорят за кило царевица или тон стомана. В Международната система от единици (SI) единицата за маса е килограмът.

Друго, което знаем със сигурност, от ежедневния опит, е, че е по-трудно да се движат много масивни предмети, отколкото по-леки. Последните намират по-лесно смяна на движенията. Това е свойство на материята, наречена инерция, което се измерва чрез маса.

Сила на звука

Материята заема определено количество пространство, което не е заето от някаква друга материя. Следователно това е непроницаемо, което означава, че оказва съпротива на друга материя, заемаща същото място.

Например, когато накисвате гъба, течността се намира в порите на гъбата, без да заема същото място като нея. Същото важи и за напуканите, порести скали, които съдържат нефт.

температура

Атомите се организират в молекули, за да дадат материална структура, но веднъж постигнати, тези частици не са в статично равновесие. Напротив, те имат характерно вибрационно движение, което между другото зависи от тяхното разположение.

Това движение се свързва с вътрешната енергия на материята, която се измерва чрез температура.

- Характерни свойства

Те са многобройни и тяхното изследване допринася за характеризиране на различните взаимодействия, които материята е в състояние да установи. Една от най-важните е плътността: килограм желязо и друг дърво тежат еднакво, но килограмът желязо заема по-малък обем от килограмата дърво.

Плътността е съотношението маса и обем, което заема. Всеки материал има плътност, която е характерна за него, въпреки че не е неизменна, тъй като температурата и налягането могат да нанесат важни изменения.

Друго много специфично свойство е еластичността. Не всички материали имат едно и също поведение при опъване или притискане. Някои са много устойчиви, други лесно се деформират.

По този начин имаме многобройни свойства на материята, които характеризират нейното поведение в безброй ситуации.

Състояния на материала

Вода в течно, твърдо и газообразно състояние.

Материята ни се появява в състояния на агрегация, в зависимост от кохезионната сила между частиците, които я съставят. По този начин има четири състояния, които възникват естествено:

Твърди

-Liquids

-Газ

-Plasma

твърд

Твърдото вещество има много добре определена форма, тъй като съставните частици са силно кохезивни. Освен това има добра еластична реакция, тъй като когато се деформира, твърдото вещество има тенденция да се върне в първоначалното си състояние.

Течности

Течностите приемат формата на контейнера, който ги съдържа, но въпреки това те имат добре определен обем, тъй като молекулните връзки, макар и по-гъвкави, отколкото в твърдите вещества, все още осигуряват достатъчно сближаване.

Газове

Материята в газообразно състояние се характеризира с това, че съставните й частици не са плътно свързани. Всъщност те имат голяма мобилност и затова газовете нямат форма и се разширяват, докато не запълнят обема на контейнера, който ги съдържа.

Трите най-известни състояния на материята. Josell7

плазма

Плазмата е материя в газообразно състояние и също йонизирана. По-рано беше споменато, че като цяло материята е в неутрално състояние, но в случая на плазма един или повече електрони се отделиха от атома и го оставиха с нетен заряд.

Въпреки че плазмата е най-малко позната от състоянията на материята, истината е, че тя изобилства във Вселената. Например плазма съществува във външната атмосфера на Земята, както и в Слънцето и други звезди.

В лабораторията е възможно да се създаде плазма чрез загряване на газ, докато електроните се отделят от атомите, или чрез бомбардиране на газ с високоенергийно излъчване.

Примери за материя

Общи обекти

Всеки общ предмет е направен от материя, като:

• Книга
• Стол
• Маса
• дървен материал
• Стъкло.

Елементарна материя

В елементарната материя откриваме елементите, съставляващи периодичната таблица от елементи, които са най-елементарната част на материята. Всички обекти, които съставляват материя, могат да бъдат разбити на тези малки елементи.

• алуминий
• барий
• аргон
• бор
• калций
• галий
• Индийски.

Органичен материал

Това е материята, създадена от живите организми и базирана на химията на въглерода, лек елемент, който лесно може да образува ковалентни връзки. Органичните съединения са дълги вериги от молекули с голяма гъвкавост и животът ги използва, за да изпълнява функциите си.

Антиматерията

Това е вид материя, при която електроните са положително заредени (позитрони), а протоните (антипротоните) са отрицателно заредени. Неутроните, въпреки че са неутрални, имат и своята античастица, наречена анти-неутрон, направена от антикварки.

Частиците на антиматерията имат същата маса като частиците от материята и се срещат в природата.Позитрони са открити в космическите лъчи, радиацията, която идва от космоса, от 1932 г. А всички частици от всякакъв вид са произведени в лаборатории, чрез използването на ядрени ускорители.

Създаден е дори изкуствен анти-атом, съставен от позитрон, орбитиращ антипротон. Това не продължи дълго, тъй като антиматерията унищожава в присъствието на материя, произвеждайки енергия.

Тъмна материя

Материята, от която е съставена Земята, се намира и в останалата част на Вселената. Ядрата на звездите действат като гигантски делящи се реактори, в които непрекъснато се създават атоми, по-тежки от водорода и хелия.

Както вече казахме, поведението на Вселената предполага много по-висока плътност, отколкото се наблюдава. Обяснението може да се крие във вид материя, която не се вижда, но която поражда ефекти, които могат да се наблюдават и които се превръщат в гравитационни сили, по-интензивни от плътността на наблюдаваната материя.

Смята се, че тъмната материя и енергия съставляват 90% от Вселената (първата допринася за 25% от общата сума). По този начин само 10% обикновена материя, а останалата част ще бъде тъмна енергия, която би била хомогенно разпределена в цялата Вселена.

Препратки

1. Химия Libretexts. Физични и химични свойства на материята. Възстановено от: chem.libretexts.org.
2. Хюит, Пол. 2012. Концептуални физически науки. 5-ти. Ед Пиърсън.
3. Киркпатрик, Л. 2010. Физиката: концептуален светоглед. 7-ми. Edition. Cengage.
4. Tillery, B. 2013. Интегрирайте науката.6. Edition. MacGraw Hill.
5. Wikipedia. Материята. Възстановено от: es.wikipedia.org.
6. Wilczec, F. Произходът на масата. Възстановено от: web.mit.edu.