Fyzický svet okolo nás je tvorený hmotou. Pomocou našich piatich zmyslov môžeme rozpoznať alebo vnímať rôzne druhy hmoty. Niektoré sú ľahko viditeľné ako kameň, ktorý je možné vidieť a držať v ruke, iné sú menej ľahko rozpoznateľné alebo ich nemožno vnímať jedným zo zmyslov; napríklad vzduch. Vec je niečo, čo má hmotnosť a hmotnosť, zaberá miesto v priestore, zapôsobí na naše zmysly a zažiť fenomén zotrvačnosti (odpor ponúkol k pozíciám zmeny).
Čo je to hmota
Obsah
Definícia hmoty je podľa fyziky všetko, čo tvorí to, čo zaberá oblasť v časopriestore, alebo, ako to popisuje jej etymologický pôvod, je to látka, z ktorej sú vyrobené všetky veci. Inými slovami, pojem hmota ustanovuje, že to je všetko prítomné vo vesmíre, ktoré má hmotnosť a objem, čo je možné merať, vnímať, kvantifikovať, pozorovať, zaujíma časopriestorové miesto a že sa riadi prírodnými zákonmi..
Okrem toho má hmota prítomná v objektoch energiu (schopnosť telies pracovať, napríklad pohybovať sa alebo prechádzať z jedného stavu do druhého), čo umožňuje jej šírenie v časopriestore (čo je pojem kombinovaný priestor a čas: aký objekt zaberá určitý priestor v konkrétnom bode časovej osi). Je dôležité si uvedomiť, že nie všetky formy hmoty, ktoré majú energiu, majú hmotnosť.
Vo všetkom je hmota, pretože sa objavuje v rôznych fyzikálnych stavoch; preto môže existovať ako v kladive, tak aj vo vnútri balóna. Existujú aj rôzne typy; teda živé telo je hmota, rovnako ako neživý predmet.
Definícia hmoty tiež naznačuje, že sa skladá z atómov, ktoré sú nekonečne malou jednotkou hmoty, ktorá sa považovala za najmenšiu, až kým sa nezistilo, že je zložená z ďalších menších častíc (elektróny, ktoré majú záporný náboj; protóny, ktoré majú kladný náboj; a neutróny, ktoré majú neutrálny alebo žiadny náboj).
Existuje 118 druhov z nich, ktoré sú uvedené v Periodickej tabuľke prvkov, ktoré sú látkami jediného typu atómu, zatiaľ čo zlúčeniny sú látky tvorené dvoma alebo viacerými atómami, napríklad voda (vodík a kyslík). Molekuly sú zase súčasťou hmoty a sú definované ako skupiny atómov so zavedenou konfiguráciou, ktorých väzba je chemická alebo elektromagnetická.
Predmet alebo čokoľvek na svete môžu byť vyrobené z rôznych druhov látok, ako napríklad koláč alebo zrnko soli, a ak sa ich fyzikálny stav zmení, možno získať rôzne druhy materiálov. Táto modifikácia môže byť fyzikálna alebo chemická. K fyzickej modifikácii dochádza, keď sa vzhľad objektu zmení alebo transformuje, zatiaľ čo chémia nastane, keď dôjde k zmene jeho atómového zloženia.
Téma je zoradená podľa úrovne zložitosti. V prípade živých organizmov, od najjednoduchších po najkomplexnejšie, máme pri klasifikácii hmoty:
- Subatomárne: Častice, ktoré tvoria atóm: protóny (+), neutróny (bez náboja) a elektróny (-).
- Atómová: Minimálna jednotka hmoty.
- Molekulárne: Skupiny dvoch alebo viacerých atómov, ktoré môžu byť rovnakého alebo odlišného typu a tvoria inú triedu hmoty.
- Bunka: Najmenšia jednotka zo všetkých živých organizmov, ktorú tvoria zložité molekuly.
- Tkanivo: Skupina buniek, ktorých funkcia je rovnaká.
- Orgány: Zloženie tkanív v člene, ktoré plní určitú funkciu.
- Systém alebo prístroj: Zloženie orgánov a tkanív, ktoré spolupracujú na dosiahnutí konkrétnej funkcie.
- Organizmus: Je to súbor orgánov, systémov, buniek, živej bytosti, jednotlivca. V tomto prípade, aj keď je súčasťou skupiny mnohých podobných, je jedinečný s DNA, ktorá sa líši od všetkých ostatných druhov.
- Obyvateľstvo: Podobné organizmy, ktoré sú zoskupené a žijú v rovnakom priestore.
- Druh: Kombinácia všetkých populácií organizmov rovnakého typu.
- Ekosystém: Spojenie rôznych druhov prostredníctvom potravinových reťazcov v konkrétnom prostredí.
- Biome: Skupiny ekosystémov v rámci regiónu.
- Biosféra: Súbor všetkých živých bytostí a prostredia, v ktorom sú príbuzné.
Charakteristika hmoty
Na definovanie toho, čo je hmota, je dôležité spomenúť, že má určité vlastnosti. Charakteristiky hmoty sa líšia podľa fyzikálneho stavu, v ktorom sa vyskytujú, to znamená podľa formácie a štruktúry, ktorá tvorí atómy, a od toho, ako sú navzájom spojené. Každý z nich určí, ako telo, predmet, látka alebo hmota vyzerá alebo interaguje. Existujú však vlastnosti, ktoré sú spoločné pre všetko, čo sa skladá z hmoty, a sú to tieto:
1. Prezentujú rôzne stavy agregácie hmoty: pevná látka, kvapalina, plyn a plazma. Okrem týchto fyzikálnych stavov hmoty existujú dva menej známe stavy, ktoré sú supratekuté (ktoré nemajú viskozitu a v uzavretom okruhu môžu prúdiť nekonečne bez odporu) a supersolidné (tuhé a kvapalné látky) súčasne) a predpokladá sa, že hélium môže predstavovať všetky skupenstvá hmoty.
2. Majú hmotu, čo by bolo množstvo hmoty v danom objeme alebo oblasti.
3. Predstavujú váhu, ktorá predstavuje mieru, v akej gravitácia vyvinie tlak na uvedený predmet; to znamená, koľko príťažlivej sily má na sebe Zem.
4. Ukazujú teplotu, čo je množstvo tepelnej energie prítomnej v nich. Medzi dvoma telesami s rovnakou teplotou nedôjde k ich prenosu, preto zostane v obidvoch rovnakých; Na druhej strane v dvoch telesách s rôznymi teplotami odovzdá teplejšia svoju tepelnú energiu do chladnejšej.
5. Majú objem, ktorý predstavuje množstvo priestoru, ktoré zaberajú na danom mieste, a okrem iných atribútov je daný dĺžkou, hmotnosťou, pórovitosťou.
6. Majú nepreniknuteľnosť, čo znamená, že každé telo môže zaberať jeden priestor a iba jeden priestor súčasne, preto, keď sa objekt pokúsi obsadiť priestor iného, jeden z týchto dvoch bude premiestnený.
7. Majú hustotu, čo je pomer medzi hmotnosťou a objemom objektu. Od najvyššej po najnižšiu hustotu v štátoch existujú: tuhé látky, kvapaliny a plyny.
8. Existuje homogénna a heterogénna hmota. V prvom prípade je takmer nemožné určiť, z čoho sa skladá, a to ani pomocou mikroskopu; zatiaľ čo v druhej môžete ľahko pozorovať prvky, ktoré sú v nej, a rozlíšiť ich.
9. Má stlačiteľnosť, čo je schopnosť zmenšiť svoj objem, ak je vystavený vonkajšiemu tlaku, napríklad teplote.
Okrem toho je možné zvýrazniť zmeny stavu hmoty, čo sú procesy, pri ktorých stav agregácie tela mení svoju molekulárnu štruktúru na transformáciu do iného stavu. Sú súčasťou intenzívnych vlastností hmoty a sú to:
- Fúzia. Je to proces, pri ktorom sa hmota v tuhom stave premieňa pomocou aplikácie tepelnej energie na tekuté.
- Mrazenie a tuhnutie. Je to vtedy, keď sa kvapalina stane procesom ochladzovania pevným, čím je jej štruktúra oveľa pevnejšia a odolnejšia.
- Sublimácia. Je to proces, v ktorom sa pridaním tepelnej energie atómy určitých pevných telies rýchlo presunú do formy plynu bez toho, aby prešli predchádzajúcim kvapalným stavom.
- Depozícia alebo kryštalizácia. Tým eliminuje teplo z plynu, môže to spôsobiť, že častice, ktoré ju tvorí skupina spoločne tvorí niekoľko pevných kryštálov, aby bolo nutné prejsť kvapalnom stave skôr.
- Varenie, odparovanie alebo odparovanie. Je to proces, pri ktorom sa pri pôsobení tepla na kvapalinu premení na plyn, keď sa jeho atómy oddelia.
- Kondenzácia a skvapalnenie. Je to opačný proces odparovania, pri ktorom sa pri pôsobení chladu na plyn jeho častice spomalia a priblížia sa k sebe, kým opäť nevytvoria kvapalinu.
Aké sú vlastnosti hmoty
Vlastnosti hmoty sú rozmanité, pretože sa v nich nachádza veľké množstvo zložiek, budú však mať fyzikálne, chemické, fyzikálno-chemické, všeobecné a špecifické vlastnosti. Nie všetky druhy látok budú vykazovať všetky tieto vlastnosti, pretože napríklad niektoré sa vzťahujú na určitý druh látky, predmetu alebo hmoty, najmä v závislosti od ich stavu agregácie.
Medzi hlavné všeobecné vlastnosti hmoty patria:
Predĺženie
Toto je súčasť fyzikálnych vlastností hmoty, pretože sa týka rozsahu a množstva hmoty, ktorú zaberá vo vesmíre. Znamená to, že sú to rozsiahle vlastnosti: okrem iných objem, dĺžka, kinetické energie (závisí to od jeho hmotnosti a je dané jeho posunom) a potenciál (dané jeho polohou v priestore).
Cesto
Vzťahuje sa na množstvo hmoty, ktoré má predmet alebo telo, nie je podmienené ich rozšírením alebo polohou; Inými slovami, množstvo hmoty v ňom nesúvisí s tým, aký veľký objem zaberá vo vesmíre, takže objekt, ktorého predĺženie je malé, môže mať obrovské množstvo hmoty a naopak. Dokonalým príkladom sú čierne diery, ktoré majú nevyčísliteľné množstvo hmoty v pomere k ich rozsahu v priestore.
Zotrvačnosť
V koncepcii hmoty je to vlastnosť, ktorú majú objekty na udržanie stavu pokoja alebo pokračovanie v pohybe, s výnimkou prípadov, keď sila mimo nej mení ich polohu v priestore.
Pórovitosť
Medzi atómami, ktoré tvoria definíciu hmoty v tele, sú prázdne priestory, ktoré v závislosti od jedného alebo druhého materiálu budú tieto priestory väčšie alebo menšie. Toto sa nazýva pórovitosť, čo znamená, že je opakom zhutňovania.
Deliteľnosť
Je to schopnosť telies fragmentovať na menšie kúsky, dokonca aj pri molekulárnej a atómovej veľkosti, až do bodu rozpadu. Toto rozdelenie môže byť produktom mechanických a fyzikálnych premien, ale nezmení jeho chemické zloženie a nezmení podstatu toho, čo je hmota.
Pružnosť
Toto sa vzťahuje na jednu z hlavných vlastností hmoty a v tomto prípade je to schopnosť objektu vrátiť sa do pôvodného objemu po tom, ako bol vystavený tlakovej sile, ktorá ho deformuje. Táto vlastnosť však má svoje limity a existujú materiály náchylnejšie na pružnosť ako iné.
Okrem tých, ktoré sú uvedené vyššie, je dôležité zdôrazniť ďalšie fyzikálne vlastnosti látky a chemické vlastnosti látky, ktoré existujú a sú početné. Medzi nimi:
1. Fyzikálne vlastnosti:
a) Intenzívne alebo vnútorné (špecifické vlastnosti)
- Vzhľad: Primárne v akom stave je telo a ako vyzerá.
- Farba: Súvisí to aj s fyzickým vzhľadom, existujú však látky, ktoré majú rôzne farby.
- Vôňa: Závisí od zloženia a vníma sa podľa vône.
- Chuť: Ako je látka vnímaná podľa chuti.
- Bod topenia, varu, tuhnutia a sublimácie: Bod, v ktorom látka prechádza z pevnej látky do kvapaliny; tekutý až šumivý; kvapalina až tuhá látka; a tuhé až plynné; resp.
- Rozpustnosť: Rozpúšťajú sa zmiešaním s kvapalinou alebo rozpúšťadlom.
- Tvrdosť: Stupnica, v ktorej materiál umožní poškriabanie, rozrezanie a prekríženie iným.
- Viskozita: Odpor kvapaliny proti prúdeniu.
- Povrchové napätie: Je to schopnosť tekutiny odolávať zväčšeniu jej povrchu.
- Elektrická a tepelná vodivosť: Schopnosť materiálu viesť elektrinu a teplo.
- Tvárnosť: Majetok, ktorý im umožňuje deformovať sa bez zlomenia.
- Tažnosť: Schopnosť deformovať sa a vytvárať závity materiálu.
- Tepelný rozklad: Pri pôsobení tepla sa látka chemicky transformuje.
b) Extenzívne alebo externé (všeobecné vlastnosti)
- Hmotnosť: Množstvo hmoty v tele.
- Objem: Priestor, ktorý zaberá telo.
- Hmotnosť: Tlačná sila, ktorú má gravitácia na predmet.
- Tlak: Schopnosť vytlačiť „z“ toho, čo je okolo nich.
- Zotrvačnosť: Schopnosť zostať nepohyblivá, pokiaľ ňou nepohne vonkajšia sila.
- Dĺžka: Rozsah jednorozmerného objektu v priestore.
- Kinetická a potenciálna energia: Vďaka svojmu pohybu a polohe v priestore.
2. Chemické vlastnosti:
- PH: Úroveň kyslosti alebo zásaditosti látok.
- Spaľovanie: Schopnosť horieť s kyslíkom, pri ktorom uvoľňuje teplo a oxid uhličitý.
- Ionizačná energia: Energia prijatá na únik elektrónu z jeho atómov.
- Oxidácia: Schopnosť vytvárať zložité prvky stratou alebo ziskom elektrónov.
- Korózia: Je to schopnosť látky poškodiť alebo poškodiť štruktúru materiálu.
- Toxicita: Miera, do akej môže látka poškodiť živý organizmus.
- Reaktivita: Sklon kombinovať s inými látkami.
- Horľavosť: Schopnosť generovať tepelnú detonáciu spôsobenú vysokými vonkajšími teplotami.
- Chemická stabilita: Schopnosť látky reagovať na kyslík alebo vodu.
Stavy agregácie hmoty
Hmota sa môže objaviť v rôznych fyzikálnych stavoch. To znamená, že jeho konzistencia sa bude okrem iných charakteristík líšiť podľa štruktúry jeho atómov a molekúl, a preto hovorí o špecifických vlastnostiach hmoty. Medzi hlavné štáty, ktoré je možné dosiahnuť, patria:
Pevné
Pevné telá majú zvláštnosť, že majú svoje atómy veľmi blízko seba, čo im dáva tvrdosť a odolávajú tomu, že ich pretne alebo prereže iná pevná látka. Okrem toho majú tvárnosť, ktorá im umožňuje deformovať sa pod tlakom bez toho, aby sa nevyhnutne fragmentovali.
Ich zloženie tiež umožňuje, aby mali ťažnosť, čo je možnosť vytvárania vlákien z rovnakého materiálu, keď na predmet prichádzajú protichodné sily, ktoré mu umožňujú natiahnuť sa; a teplotou topenia, takže pri určitej teplote môže transformovať svoj stav z pevného na kvapalný.
Kvapalina
Atómy, ktoré tvoria kvapaliny, sú spojené, ale s menšou silou ako pevné látky; Taktiež rýchlo vibrujú, čo im umožňuje prúdenie a ich viskozita alebo odpor voči pohybu budú závisieť od toho, o aký druh kvapaliny ide (čím viac viskóznej, tým menej tekutín). Jeho tvar určí nádoba, ktorá ho obsahuje.
Rovnako ako tuhé látky majú bod varu, pri ktorom prestanú byť kvapalné a stanú sa plynnými; a tiež majú bod mrazu, pri ktorom prestanú byť tekuté, aby stuhli.
Plynné
Atómy prítomné v plynoch sú prchavé, rozptýlené a gravitačná sila ich ovplyvňuje v menšej miere ako predchádzajúce stavy hmoty. Rovnako ako kvapalina nemá žiadny tvar, bude mať podobu nádoby alebo prostredia, kde je.
Tento stav hmoty má podobne ako kvapaliny stlačiteľnosť a je vo väčšej miere; má tiež tlak, ktorý im dáva kvalitu tlačiť na to, čo je okolo nich. Je tiež schopný premeniť sa na kvapalinu pod vysokým tlakom (skvapalnenie) a eliminovať tepelnú energiu, môže sa z nej stať kvapalný plyn.
Plazmatické
Tento stav hmoty je jeden z najmenej častých. Ich atómy pôsobia podobne ako plynné prvky, s tým rozdielom, že sú nabité elektrinou, aj keď bez elektromagnetizmu, ktorý z nich robí dobré elektrické vodiče. Pretože má špecifické vlastnosti, ktoré nesúvisia s ostatnými tromi stavmi, považuje sa za štvrtý stav agregácie hmoty.
Aký je zákon zachovania hmoty?
Zákon zachovania hmoty alebo Lomonosov-Lavoisier ustanovuje, že žiadny typ hmoty nemôže byť zničený, ale transformovaný do iného s inými vonkajšími vlastnosťami alebo dokonca na molekulárnej úrovni, ale jeho hmotnosť zostáva. To znamená, že je podrobený určitému fyzikálnemu alebo chemickému procesu, zachováva si rovnakú hmotnosť a hmotnosť, ako aj v jeho priestorových pomeroch (objem, ktorý zaberá).
Tento objav uskutočnili ruskí vedci Michail Lomonosov (1711-1765) a Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794). Prvý pozoroval to prvýkrát, keď olovené platne nestratili svoju váhu po roztavení v zapečatenej nádobe; tomuto nálezu sa však v tom čase nepripisoval náležitý význam.
Lavoisier po rokoch experimentoval s uzavretou nádobou, kde varil vodu 101 dní a ktorej para neunikla, ale vrátila sa do nej. Porovnal váhy pred a po experimente a dospel k záveru, že hmota sa ani nevytvára, ani nezničí, ale transformuje sa.
Tento zákon má svoju výnimku, a to by bolo v prípade reakcií jadrového typu, pretože v nich môže byť hmota prevedená na energiu a v opačnom smere, takže je možné povedať, že môžu byť „zničené“ alebo „vytvorené“. „Na konkrétny účel, ale v skutočnosti sa transformuje, aj keď je to energia.
Príklady hmoty
Medzi hlavnými príkladmi hmoty možno podľa stavu agregácie vyzdvihnúť nasledujúce:
- Tuhé skupenstvo: Skala, drevo, tanier, oceľová tyč, kniha, blok, plastový pohár, jablko, fľaša, telefón.
- Tekutý stav: Voda, olej, láva, olej, krv, more, dážď, šťava, žalúdočné šťavy.
Plyn
- Plynný stav: kyslík, zemný plyn, metán, bután, vodík, dusík, skleníkové plyny, dym, vodná para, oxid uhoľnatý.
- Plazmatický stav: Oheň, severné svetlá, Slnko a ďalšie hviezdy, slnečné vetry, ionosféra, elektrické výboje na priemyselné alebo priemyselné použitie, hmota medzi planétami, hviezdami a galaxiami, elektrické búrky, neón v Plazma sa vytvára z neónových žiaroviek, plazmových monitorov z televízií alebo inak.
