LIETA: IZCELSME, ĪPAŠĪBAS, STĀVOKĻI UN PIEMĒRI - ZINĀTNE - 2025

Jautājums ir tas, kas ir masu, aizņem vietu telpā un spēj mijiedarboties ar gravitāciju. Viss Visums sastāv no matērijas, kuras izcelsme ir tūlīt pēc Lielā sprādziena.

Viela atrodas četros stāvokļos: cietā, šķidrā, gāzes un plazmas stāvoklī. Pēdējam ir daudz līdzību ar gāzi, bet, kam ir unikālas īpašības, tas padara to par ceturto agregācijas veidu.

Materiālu veido atomi. Atomus veido neitroni, protoni un elektroni

Vielas īpašības ir sadalītas divās kategorijās: vispārējās un raksturīgās. Ģenerāļi ļauj atšķirt matēriju no tā, kas nav. Piemēram, masa ir vielas īpašība, kā arī elektriskais lādiņš, tilpums un temperatūra. Šīs īpašības ir raksturīgas jebkurai vielai.

Šīs īpašības savukārt ir īpašās īpašības, ar kurām viens matērijas tips tiek atšķirts no otra. Šajā kategorijā ietilpst blīvums, krāsa, cietība, viskozitāte, vadītspēja, kušanas temperatūra, saspiežamības modulis un daudz kas cits.

No kā tiek veidota matērija?

Atomi ir matērijas celtniecības bloki. Savukārt atomus veido protoni, elektroni un neitroni.

Elektriskais lādiņš

Elektriskais lādiņš ir daļiņu, kas veido matēriju, raksturīga īpašība. Protoniem ir pozitīvs lādiņš un elektroniem negatīvs lādiņš, neitroniem trūkst elektriskā lādiņa.

Atomā protoni un elektroni ir atrodami vienādos daudzumos, tāpēc atoms - un matērija kopumā - parasti ir neitrālā stāvoklī.

Ilustrācija, kas attēlo atomu. Protoni un neitroni atrodas vienā kodolā. Elektroni atrodas dažādos orbītas līmeņos ap kodolu

Matērijas izcelsme

Matērijas izcelsme ir Visuma veidošanās sākotnējos brīžos - stadijā, kurā sāka veidoties tādi gaismas elementi kā hēlijs, litijs un deitērijs (ūdeņraža izotops).

NASA / WMAP zinātnes komanda / Dana Berija māksla

Šī fāze ir pazīstama kā Lielā sprādziena nukleosintēze - atomu kodolu veidošanās process no to sastāvdaļām: protoniem un neitroniem. Īsus mirkļus pēc lielā sprādziena Visums atdzisa un protoni un neitroni apvienojās, veidojot atomu kodolus.

Zvaigžņu veidošanās un elementu izcelsme

Vēlāk, kad izveidojās zvaigznes, to kodoli sintezēja smagākos elementus kodolsintēzes procesu laikā. Tā radās parastā matērija, no kuras veidojas visi zināmie objekti Visumā, ieskaitot dzīvās būtnes.

Tomēr zinātnieki šodien uzskata, ka Visumu neveido tikai parasts matērijs. Šīs lietas esošais blīvums neizskaidro daudzus kosmoloģiskos novērojumus, piemēram, Visuma izplešanos un zvaigžņu ātrumu galaktikās.

Zvaigznes pārvietojas ātrāk, nekā prognozēts pēc parastās matērijas blīvuma, tāpēc postulēta ir neredzamas matērijas, kas ir atbildīga, esamība. Tas ir par tumšo matēriju.

Tiek postulēta arī trešās vielas klases esamība, kas saistīta ar tā saukto tumšo enerģiju. Atcerieties, ka matērija un enerģija ir līdzvērtīgas, kā norādīja Einšteins.

Tas, ko mēs aprakstīsim tālāk, attiecas tikai uz parasto lietu, no kuras mēs esam izgatavoti, kurai ir masa un citas vispārīgas īpašības un daudzas ļoti specifiskas, atkarībā no vielas veida.

Matērijas īpašības

- vispārīgās īpašības

Matērijas vispārējās īpašības ir raksturīgas tai visam. Piemēram, koka gabalam un metāla gabalam ir masa, tas aizņem tilpumu un ir noteiktā temperatūrā.

Masa, svars un inerce

Masa un svars ir termini, kurus bieži sajauc. Tomēr starp tām ir būtiska atšķirība: ķermeņa masa ir vienāda - ja vien tā nezaudē -, bet tā paša priekšmeta svars var mainīties. Mēs zinām, ka svars uz Zemes un Mēness nav vienāds, jo Zemes gravitācija ir lielāka.

Tāpēc masa ir skalārs lielums, bet svars ir vektors. Tas nozīmē, ka objekta svaram ir lielums, virziens un jēga, jo tas ir spēks, ar kuru Zeme - vai Mēness, vai cits astronomisks objekts - velk objektu uz tā centru. Šeit virziens un jēga ir "virzienā uz centru", bet lielums atbilst skaitliskajai daļai.

Masas izteikšanai pietiek ar skaitli un vienību. Piemēram, viņi runā par kilogramu kukurūzas vai par tonnu tērauda. Starptautiskajā mērvienību sistēmā (SI) masas vienība ir kilograms.

Vēl viena lieta, ko mēs droši zinām, ņemot vērā ikdienas pieredzi, ir tā, ka ļoti masīvus priekšmetus ir grūtāk pārvietot nekā vieglākus. Pēdējiem ir vieglāk mainīt kustības. Tas ir matērijas īpašums, ko sauc par inerci, kuru mēra caur masu.

Apjoms

Materiāls aizņem noteiktu vietu, kuru neaizņem kāda cita matērija. Tāpēc tas nav neizbēgams, kas nozīmē, ka tas piedāvā pretestību citām vielām, kas atrodas tajā pašā vietā.

Piemēram, mērcējot sūkli, šķidrums atrodas sūkļa porās, neaizņemot to pašu vietu, kur tā. Tas pats attiecas uz lūzušiem, porainiem iežiem, kas satur eļļu.

Temperatūra

Atomi tiek sakārtoti molekulās, lai iegūtu matērijas struktūru, bet pēc iegūšanas šīs daļiņas neatrodas statiskā līdzsvarā. Tieši pretēji, viņiem ir raksturīga vibrācijas kustība, kas cita starpā ir atkarīga arī no to izvietojuma.

Šī kustība ir saistīta ar matērijas iekšējo enerģiju, kuru mēra caur temperatūru.

- Raksturīgās īpašības

Viņu ir daudz, un viņu pētījums palīdz raksturot dažādas mijiedarbības, kuras lieta spēj izveidot. Viens no svarīgākajiem ir blīvums: kilograms dzelzs un otrs koks sver vienādi, bet dzelzs kilograms aizņem mazāk tilpuma nekā koksnes kilograms.

Blīvums ir masas un tilpuma attiecība, ko tā aizņem. Katram materiālam ir raksturīgais blīvums, kaut arī tas nav nemainīgs, jo temperatūra un spiediens var radīt būtiskas izmaiņas.

Vēl viena ļoti īpaša īpašība ir elastība. Ne visiem materiāliem ir tāda pati izturēšanās, kad tie ir izstiepti vai saspiesti. Daži no tiem ir ļoti izturīgi, citi ir viegli deformējami.

Tādā veidā mums ir daudz matērijas īpašību, kas raksturo tās izturēšanos neskaitāmās situācijās.

Materiāla stāvokļi

Ūdens šķidrā, cietā un gāzveida stāvoklī.

Mums jautājums parādās agregācijas stāvoklī atkarībā no saliedētā spēka starp daļiņām, kas to veido. Tādā veidā ir četri stāvokļi, kas rodas dabiski:

-Ciets

-Šķidrumi

-Gāzes

-Plasma

Ciets

Cietvielu vielām ir ļoti precīzi noteikta forma, jo to sastāvā esošās daļiņas ir ļoti saliedētas. Tam ir arī laba elastīgā reakcija, jo, kad tas ir deformēts, cietvielu stāvoklim ir tendence atgriezties sākotnējā stāvoklī.

Šķidrumi

Šķidrumi iegūst trauka formu, kurā tie atrodas, taču pat tad tiem ir precīzi noteikts tilpums, jo, lai arī molekulārās saites ir elastīgākas nekā cietās daļās, tās tomēr nodrošina pietiekamu kohēziju.

Gāzes

Gāzveida stāvoklim ir raksturīga tā, ka tā sastāvā esošās daļiņas nav cieši saistītas. Patiesībā tiem ir liela mobilitāte, un tāpēc gāzēm nav formas un tās izplešas, līdz tās piepilda tvertnes tilpumu, kurā tās atrodas.

Trīs pazīstamākie matērijas stāvokļi. Josell7

Plazma

Plazma ir matērija gāzveida stāvoklī un arī jonizēta. Iepriekš tika minēts, ka kopumā matērija ir neitrālā stāvoklī, bet plazmas gadījumā viens vai vairāki elektroni ir atdalījušies no atoma un atstājuši to ar tīro lādiņu.

Lai arī plazma ir viszemāk pazīstamā no matērijas stāvokļiem, patiesība ir tāda, ka Visumā tās ir daudz. Piemēram, plazma pastāv Zemes ārējā atmosfērā, kā arī Saulē un citās zvaigznēs.

Laboratorijā ir iespējams izveidot plazmu, sildot gāzi, līdz elektroni atdalās no atomiem, vai arī bombardējot gāzi ar augstas enerģijas starojumu.

Matērijas piemēri

Kopīgi objekti

Jebkurš kopīgs objekts ir izgatavots no matērijas, piemēram:

• Grāmata
• Krēsls
• Galds
• Kokmateriāli
• Stikls.

Elementārā matērija

Elementārā matērijā mēs atrodam elementus, kas veido elementu periodisko tabulu, kas ir matērijas elementārākā daļa. Visus objektus, kas veido matēriju, var sadalīt šajos mazajos elementos.

• Alumīnijs
• Bārijs
• Argons
• Bora
• Kalcijs
• Gallijs
• Indiānis.

Organiskais materiāls

Tā ir dzīvu organismu radīta viela, kuras pamatā ir oglekļa - viegla elementa - ķīmija, kas viegli veido kovalentās saites. Organiskie savienojumi ir garas molekulu ķēdes ar lielu daudzpusību, un dzīve tās izmanto savu funkciju veikšanai.

Antimatērija

Tas ir matērijas tips, kurā elektroni ir pozitīvi lādēti (pozitroni) un protoni (antiprotoni) ir negatīvi lādēti. Neitroniem, kaut arī tie ir neitrāli, ir arī to antidaļiņas, ko sauc par antineitroniem, un tie ir izgatavoti no antikvāriem.

Antimateriāla daļiņām ir tāda pati masa kā vielas daļiņām, un tās rodas dabā. Kopš 1932. gada kosmiskajos staros, kas nāk no kosmosa, ir atklāti pozitroni. Visu veidu antidaļiņas ir ražotas laboratorijās. , izmantojot kodoliekārtu paātrinātājus.

Pat tika izveidots mākslīgs antiatoms, kas sastāvēja no pozitrona, kas riņķo ap antiprotonu. Tas ilgi nenotika, jo matērijas klātbūtnē antimērija iznīcina, iegūstot enerģiju.

Tumšā matērija

Jautājums, no kura sastāv Zeme, ir atrodams arī pārējā Visumā. Zvaigžņu kodoli darbojas kā gigantiski dalīšanās reaktori, kuros pastāvīgi tiek veidoti atomi, kas ir smagāki par ūdeņradi, un hēlijs.

Tomēr, kā mēs jau teicām iepriekš, Visuma uzvedība liecina par daudz lielāku blīvumu, nekā tiek novērots. Skaidrojums var būt tāda veida matērijā, kas nav redzama, bet rada efektus, kurus var novērot un kuri gravitācijas spēkos pārvēršas intensīvāki, nekā rada novērojamās vielas blīvums.

Tiek uzskatīts, ka tumšā matērija un enerģija veido 90% no Visuma (bijušie veido 25% no visa). Tādējādi tikai 10% parastās vielas un pārējā daļa būtu tumšā enerģija, kas būtu vienveidīgi sadalīta visā Visumā.

Atsauces

1. Ķīmija Libretexts. Materiāla fizikālās un ķīmiskās īpašības. Atgūts no: chem.libretexts.org.
2. Hevits, Pols. 2012. Konceptuālā fiziskā zinātne. 5. Ed Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2010. Fizika: konceptuāls pasaules uzskats. 7. Izdevums. Cengage.
4. Tillery, B. 2013. Integrēt zinātni.6. Izdevums. MacGraw Hill.
5. Wikipedia. Lieta. Atgūts no: es.wikipedia.org.
6. Wilczec, F. Masu izcelsme Atgūts no: web.mit.edu.