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Il mondo fisico che ci circonda è fatto di materia . Con i nostri cinque sensi possiamo riconoscere o percepire vari tipi di materia. Alcuni sono facilmente osservabili come una pietra, che può essere vista e tenuta in mano, altri sono meno facilmente riconoscibili o non possono essere percepiti da uno dei sensi; per esempio, l'aria. La materia è tutto ciò che ha massa e peso, occupa un posto nello spazio, colpisce i nostri sensi e sperimenta il fenomeno dell'inerzia (resistenza che offre per cambiare la sua posizione).

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Qual è la materia

La definizione di materia, secondo la fisica, è tutto ciò che compone ciò che occupa una regione nello spazio-tempo o, come la descrive l'origine etimologica, è la sostanza da cui sono fatte tutte le cose. In altre parole, il concetto di materia stabilisce che tutto ciò che è presente nell'Universo ha massa e volume, che può essere misurato, percepito, quantificato, osservato, che occupa una posizione spazio-temporale e che è governato dalle leggi della natura. .

Inoltre, la materia presente negli oggetti ha energia (la capacità dei corpi di svolgere un lavoro, come spostarsi o cambiare da uno stato all'altro), che gli consente di propagarsi nello spazio-tempo (che è un concetto di spazio e tempo combinati: quale oggetto occupa un determinato spazio in un punto specifico della linea temporale). È importante sottolineare che non tutte le forme di materia che hanno energia hanno massa.

C'è materia in tutto, poiché si verifica in diversi stati fisici ; pertanto, può esistere sia in un martello che all'interno di un pallone. Ce ne sono anche di vari tipi; quindi un corpo vivente è materia, oltre che un oggetto inanimato.

La definizione di materia indica anche che è costituita da atomi, che sono un'unità infinitesimale di materia, che si pensava fosse la più piccola, fino a quando non si è scoperto che a sua volta è costituito da altre particelle più piccole (il elettroni, che hanno una carica negativa; protoni, che hanno una carica positiva; e neutroni, la cui carica è neutra o non hanno nessuno).

Ce ne sono 118 tipi, che sono menzionati nella tavola periodica degli elementi, che sono materiali di un singolo tipo di atomo, mentre i composti sono sostanze costituite da due o più atomi, ad esempio l'acqua ( idrogeno e ossigeno). A loro volta, le molecole fanno parte della materia e sono definite come gruppi di atomi con una configurazione stabilita, il cui legame è chimico o elettromagnetico.

Un oggetto o qualsiasi altra cosa al mondo può essere costituito da diversi tipi di materia, come una torta o un granello di sale, e diversi tipi di materiali possono essere ottenuti se il loro stato fisico cambia. Detta modifica può essere fisica o chimica. La modifica fisica si verifica quando l'apparenza dell'oggetto viene alterata o trasformata, mentre la chimica si verifica quando vi è un'alterazione nella sua composizione atomica.

Il soggetto è gerarchizzato in base al suo livello di complessità. Nel caso di organismi viventi, dal più semplice al più complesso, nella classificazione della materia, abbiamo:

  • Subatomico: particelle che compongono l'atomo: protoni (+), neutroni (senza carica) ed elettroni (-).
  • Atomico: unità minima di materia.
  • Molecolare: gruppi di due o più atomi, che possono essere dello stesso o di tipi diversi, e formare una diversa classe di materia.
  • Cellulare: unità minima di tutti gli organismi viventi, costituita da molecole complesse.
  • Tessuto: gruppo di cellule la cui funzione è la stessa.
  • Organi: composizione dei tessuti in un membro che svolge una certa funzione.
  • Sistema o apparato: composizione di organi e tessuti che lavorano insieme per una funzione specifica.
  • Organismo: è l'insieme di organi, sistemi, cellule, di un essere vivente, l'individuo. In questo caso, sebbene faccia parte di un gruppo di molti simili, è unico con un DNA diverso da tutti gli altri della sua specie.
  • Popolazione: organismi simili che si raggruppano e vivono nello stesso spazio.
  • Specie: combinazione di tutte le popolazioni di organismi dello stesso tipo.
  • Ecosistema: collegamento di diverse specie attraverso catene alimentari in un particolare ambiente.
  • Bioma: gruppi di ecosistemi all'interno di una regione.
  • Biosfera: insieme di tutti gli esseri viventi e l'ambiente in cui sono collegati.

Caratteristiche della materia

Per definire quale sia la materia, è importante ricordare che ha delle caratteristiche. Le caratteristiche della materia variano in base allo stato fisico in cui si verificano, cioè in base alla formazione e alla struttura che compongono gli atomi e alla loro vicinanza reciproca. Ognuno di essi determinerà come un corpo, un oggetto, una sostanza o una massa sembrano o interagiscono. Ma ci sono caratteristiche comuni a tutto ciò che è fatto di materia e sono le seguenti:

1. Presentano diversi stati di aggregazione della materia: solido, liquido, gassoso e plasma. Oltre a questi stati fisici della materia, ci sono due stati non molto noti, che sono superfluidi (che non hanno viscosità e possono fluire senza alcun tipo di resistenza all'infinito in un circuito chiuso) e supersolidi (materia solida e liquida stesso tempo), e si ritiene che l'elio possa presentare tutti gli stati della materia.

2. Hanno massa, che sarebbe la quantità di materia esistente in un determinato volume o estensione.

3. Presentano il peso, che rappresenta in che misura la gravità eserciterà una pressione su detto oggetto; cioè quanta forza attraente ha la terra su di essa.

4. La temperatura di prova, che è la quantità di energia calorica presente in essi. Tra due corpi con la stessa temperatura, non vi sarà alcun trasferimento degli stessi, quindi rimarrà lo stesso in entrambi; d'altra parte, in due corpi con temperature diverse, il più caldo trasferirà la sua energia calorica al più freddo.

5. Hanno volume, che rappresenta la quantità di spazio che occupano in un determinato posto, ed è dato da lunghezza, massa, porosità, tra gli altri attributi.

6. Hanno impenetrabilità, il che significa che ogni corpo può occupare uno spazio e solo uno spazio alla volta, quindi, quando un oggetto cerca di occupare lo spazio di un altro, uno di questi due verrà spostato.

7. Hanno densità, che è il rapporto tra la massa e il volume dell'oggetto. Dalla più alta alla più bassa densità negli stati, ci sono: solidi, liquidi e gas.

8. C'è materia omogenea ed eterogenea. Nel primo caso, è quasi impossibile identificarne la composizione, anche con l'aiuto di un microscopio; mentre nel secondo, puoi facilmente vedere gli elementi in esso e differenziarli.

9. Ha comprimibilità, ovvero la capacità di ridurne il volume se sottoposto a pressioni esterne, ad esempio della temperatura.

Inoltre, possono essere evidenziati cambiamenti nello stato della materia, che sono quei processi in cui lo stato di aggregazione di un corpo cambia la sua struttura molecolare per trasformarsi in un altro stato. Fanno parte delle proprietà intensive della materia e questi sono:

  • Fusion . È il processo in cui la materia allo stato solido viene trasformata allo stato liquido attraverso l'applicazione di energia termica.
  • Congelamento e solidificazione . È quando un liquido diventa solido attraverso un processo di raffreddamento, rendendo la sua struttura molto più forte e più resistente.
  • Sublimazione . È il processo in cui, aggiungendo energia calorica, gli atomi di alcuni corpi solidi, si sposteranno rapidamente per diventare gas senza passare attraverso uno stato liquido precedente.
  • Deposizione o cristallizzazione. Rimuovendo il calore da un gas, può far sì che le particelle che lo compongono formino diversi cristalli solidi, senza dover prima passare attraverso uno stato liquido.
  • Bollitura, vaporizzazione o evaporazione . È il processo mediante il quale, applicando calore a un liquido, diventerà un gas, separando i suoi atomi.
  • Condensa e liquefazione . È il processo inverso all'evaporazione, in cui quando si applica freddo a un gas, le sue particelle rallentano e si avvicinano l'una all'altra fino a formare nuovamente un liquido.

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Quali sono le proprietà della materia

Le proprietà della materia sono diverse, poiché contengono un gran numero di componenti, ma avranno proprietà fisiche, chimiche, chimico-fisiche generali e specifiche. Non tutti i tipi di materia mostreranno tutte queste proprietà, poiché, ad esempio, alcuni si applicano ad un tipo di sostanza, oggetto o massa, specialmente a seconda del loro stato di aggregazione.

Tra le principali proprietà generali della materia, abbiamo:

estensione

Questo fa parte delle proprietà fisiche della materia, poiché si riferisce all'estensione e alla quantità di materia che occupa nello spazio . Significa che sono proprietà estese: volume, lunghezza, energie cinetiche (dipende dalla loro massa ed è data dal loro spostamento) e potenziale (dato dalla loro posizione nello spazio), tra gli altri.

di massa

Si riferisce alla quantità di materia che un oggetto o un corpo ha, non soggetto alla sua estensione o posizione; cioè che la quantità di massa presente in essa non è correlata a quanto volume occupa nello spazio, quindi un oggetto la cui estensione è piccola può avere un'enorme quantità di massa e viceversa. L'esempio perfetto sono i buchi neri, che hanno una quantità non quantificabile di massa rispetto alla loro estensione nello spazio.

inerzia

Nel concetto di materia, questa è la proprietà che gli oggetti devono mantenere il loro stato di riposo o continuare il loro movimento, tranne se una forza esterna modifica la loro posizione nello spazio.

porousness

Tra gli atomi che compongono la definizione di materia in un corpo, ci sono spazi vuoti che, a seconda di un materiale o di un altro, questi spazi saranno più grandi o più piccoli. Questa si chiama porosità, il che significa che è l'opposto della compattazione.

divisibilità

È la capacità dei corpi di frammentarsi in pezzi più piccoli, anche a dimensioni molecolari e atomiche, fino al punto di disintegrazione. Tale divisione può essere il prodotto di trasformazioni meccaniche e fisiche, ma non trasformerà la sua composizione chimica e non cambierà l'essenza di ciò che è materia.

springiness

Questo si riferisce a una delle principali proprietà della materia, e in questo caso è la capacità dell'oggetto di tornare al suo volume originale dopo che è stato sottoposto a una forza di compressione che lo ha deformato. Tuttavia, esiste un limite a questa proprietà e ci sono materiali più inclini all'elasticità di altri.

Oltre a quelli sopra menzionati, è importante evidenziare le altre proprietà fisiche della materia e le proprietà chimiche della materia che esistono e che sono numerose. Tra questi:

1. Proprietà fisiche:

a) Intensivo o intrinseco (proprietà specifiche)

  • Aspetto: principalmente in quale stato si trova il corpo e come appare.
  • Colore: ha anche a che fare con l' aspetto fisico, ma ci sono sostanze che hanno colori diversi.
  • Odore: dipende dalla sua composizione ed è percepito dall'olfatto.
  • Sapore: come viene percepita la sostanza dal sapore .
  • Punto di fusione, ebollizione, congelamento e sublimazione: il punto in cui la materia cambia da solido a liquido; liquido a gassoso; da liquido a solido; e solido a gassoso; rispettivamente.
  • Solubilità: si dissolvono quando miscelati con un liquido o solvente.
  • Durezza: scala in cui un materiale consente di essere graffiato, tagliato e attraversato da un altro.
  • Viscosità: resistenza di un liquido al flusso.
  • Tensione superficiale: è la capacità di un fluido di resistere all'aumento della sua superficie.
  • Conducibilità elettrica e termica: capacità di un materiale di condurre elettricità e calore.
  • Malleabilità: proprietà che consente loro di deformarsi senza rompersi.
  • Duttilità: capacità di deformare e formare fili del materiale.
  • Decomposizione termica: quando viene applicato il calore, la sostanza viene trasformata chimicamente.

b) Ampio o estrinseco (proprietà generali)

  • Massa: quantità di materia esistente nel corpo.
  • Volume: lo spazio occupato dal corpo.
  • Peso: la forza di spinta che la gravità ha sull'oggetto.
  • Pressione: la capacità di spingere "fuori" da ciò che li circonda.
  • Inerzia: la capacità di rimanere immobili a meno che non sia mossa da una forza esterna.
  • Lunghezza: l'estensione di un oggetto in una singola dimensione nello spazio.
  • Energia cinetica e potenziale: grazie al suo movimento e alla sua posizione nello spazio.

2. Proprietà chimiche:

  • PH: livello di acidità o alcalinità delle sostanze.
  • Combustione: la capacità di bruciare prima dell'ossigeno, in cui rilascia calore e anidride carbonica.
  • Energia di ionizzazione: energia che viene ricevuta da un elettrone per sfuggire ai suoi atomi.
  • Ossidazione: capacità di formare elementi complessi attraverso la perdita o il guadagno di elettroni.
  • Corrosione: è la capacità di una sostanza di danneggiare o corrompere la struttura di un materiale.
  • Tossicità: la misura in cui una sostanza può danneggiare un organismo vivente.
  • Reattività: propensione a combinarsi con altre sostanze.
  • Infiammabilità: capacità di generare una detonazione del calore causata da elevate temperature esterne.
  • Stabilità chimica: capacità di una sostanza di reagire all'ossigeno o all'acqua.

Gli stati di aggregazione della materia

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La materia può apparire in diversi stati fisici. Ciò significa che la sua consistenza, tra le altre caratteristiche, sarà diversa in base alla struttura dei suoi atomi e molecole, motivo per cui parliamo delle proprietà specifiche della materia. Tra i principali stati che possono essere raggiunti, ci sono i seguenti:

solido

I corpi solidi hanno la particolarità di avere i loro atomi molto vicini tra loro, il che li rende duri e resistono al fatto che un altro solido li attraversi o li attraversi . Inoltre, hanno una malleabilità, che consente loro di deformarsi sotto pressione senza necessariamente frammentarsi.

La sua composizione permette anche loro di avere duttilità, che è la possibilità di formare fili dello stesso materiale quando forze opposte arrivano verso l'oggetto, permettendogli di allungarsi; e punto di fusione, in modo che, a una certa temperatura, possa trasformare il suo stato da solido a liquido.

liquido

Gli atomi che compongono i liquidi sono uniti ma con meno forza dei solidi ; Stanno anche vibrando rapidamente, permettendo loro di fluire, e la loro viscosità o resistenza ai movimenti dipenderà dal tipo di liquido (più viscoso, meno fluido). La sua forma sarà determinata dal contenitore che lo contiene.

Come i solidi, hanno un punto di ebollizione, in cui smetteranno di essere liquidi e diventeranno gassosi; e hanno anche un punto di congelamento, in cui smetteranno di essere liquidi per diventare solidi.

gassoso

Gli atomi presenti nei gas sono volatili, dispersi e la forza di gravità li influenza in misura minore rispetto ai precedenti stati della materia. Come il liquido, non ha forma, prenderà la forma del contenitore o dell'ambiente in cui si trova.

Questo stato della materia, come i liquidi, ha comprimibilità e in misura maggiore; Ha anche una pressione, che dà loro la qualità di spingere ciò che li circonda. È anche in grado di trasformarsi in liquido ad alta pressione (liquefazione) e eliminando l'energia termica, è possibile produrre gas liquido.

plasmatico

Questo stato della materia è uno dei meno comuni. I loro atomi agiscono in modo simile agli elementi gassosi, con la differenza che questi sono carichi di elettricità, sebbene senza elettromagnetismo, il che li rende buoni conduttori elettrici. Avendo caratteristiche specifiche che non sono correlate agli altri tre stati, è considerato il quarto stato di aggregazione della materia.

Qual è la legge di conservazione della materia?

La Legge di conservazione della materia o Lomonosov-Lavoisier stabilisce che nessun tipo di materia può essere distrutta, ma trasformata in un'altra con caratteristiche esterne diverse o persino a livello molecolare, ma la sua massa rimane. Cioè, essendo sottoposto a qualche processo fisico o chimico, mantiene la stessa massa e peso, nonché nelle sue proporzioni spaziali (il volume che occupa).

Questa scoperta è stata effettuata dagli scienziati russi Mikhail Lomonosov (1711-1765) e Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) . Il primo lo osservò per la prima volta quando le piastre di piombo non persero peso dopo essere state fuse in un contenitore sigillato; tuttavia, questa scoperta non è stata data la dovuta importanza al momento.

Anni dopo, Lavoisier sperimentò un contenitore chiuso, dove per 101 giorni bollì l'acqua e il cui vapore non fuggì ma vi ritornò. Ha confrontato i pesi prima e dopo l'esperimento e ha concluso che la materia non è né creata né distrutta, ma trasformata.

Questa legge ha la sua eccezione, e sarebbe nel caso di reazioni di tipo nucleare, poiché in esse la massa può essere convertita in energia e nella direzione opposta, quindi è possibile dire che possono essere "distrutti" o "creati" "Per uno scopo specifico, ma in realtà viene trasformato, anche se è in energia.

Esempi di materia

Tra i principali esempi di materia, possono essere evidenziati dallo stato di aggregazione:

  • Stato solido : una roccia, legno, un piatto, una barra d'acciaio, un libro, un blocco, un bicchiere di plastica, una mela, una bottiglia, un telefono.
  • Stato liquido : acqua, olio, lava, olio, sangue, mare, pioggia, linfa, succhi gastrici.

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  • Stato gassoso : ossigeno, gas naturale, metano, butano, idrogeno, azoto, gas a effetto serra, fumo, vapore acqueo, monossido di carbonio.
  • Stato plasmatico: fuoco, aurora boreale, sole e altre stelle, venti solari, ionosfera, scariche elettriche per uso o uso industriale, materia tra pianeti, stelle e galassie, tempeste elettriche, neon in forma al plasma di lampade al neon, monitor al plasma di televisori o altro.

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