Koks yra „medžiagos“ apibrėžimas fizikoje?

Ką materija reiškia fizikoje

Vienas geras materijos apibrėžimas yra tas, kad ji turi masę ir užima erdvę.

Alfredas Pasieka / Getty Images

Medžiaga turi daug apibrėžimų, tačiau dažniausiai tai yra bet kuri medžiaga, kuri ją turi masė ir užima vietą. Visi fiziniai objektai yra sudaryti iš materijos formos atomai , kurie savo ruožtu susideda iš protonų, neutronų ir elektronų.

Idėja, kad materiją sudaro statybiniai blokai arba dalelės, kilo iš graikų filosofų Demokrito (470–380 m. pr. Kr.) ir Leukipo (490 m. pr. Kr.).

Materijos (ir to, kas nėra materija) pavyzdžiai

Medžiaga yra sukurta iš atomų. Pats pagrindinis atomas, vandenilio izotopas žinomas kaip protium , yra vienas protonas. Taigi, nors kai kurie mokslininkai subatomines daleles ne visada laiko materijos formomis, Protium galite laikyti išimtimi. Kai kurie žmonės mano, kad elektronai ir neutronai taip pat yra materijos formos. Priešingu atveju bet kuri medžiaga, sudaryta iš atomų, susideda iš materijos. Pavyzdžiai:

• Atomai (vandenilis, helis, kalifornis, uranas)
• Molekulės (vanduo, ozonas, azoto dujos, sacharozė)
• Jonai (apie²⁺, TAIP₄^du-)
• Polimerai ir makromolekulės (celiuliozė, chitinas, baltymai, DNR)
• Mišiniai (nafta ir vanduo, druska ir smėlis, oras)
• Sudėtingos formos (kėdė, planeta, kamuolys)

Nors protonai, neutronai ir elektronai yra atomų statybiniai blokai, šios dalelės pačios yra pagrįstos fermionais. Kvarkai ir leptonai paprastai nėra laikomi materijos formomis, nors jie atitinka tam tikrus termino apibrėžimus. Daugeliu lygių paprasčiausia teigti, kad medžiaga susideda iš atomų.

Antimedžiaga vis dar yra materija, nors dalelės sunaikina įprastą medžiagą, kai jos liečiasi viena su kita. Antimedžiaga Žemėje egzistuoja natūraliai, nors ir labai mažais kiekiais.

Tada yra dalykų, kurie arba neturi masės, arba bent jau neturi poilsio masė . Nesvarbūs dalykai apima:

• Šviesa
• Garsas
• Šiluma
• mintys
• Svajonės
• Emocijos

Fotonai neturi masės, todėl jie yra fizikos pavyzdys ne sudarytas iš materijos. Jie taip pat nelaikomi „objektais“ tradicine prasme, nes negali egzistuoti nejudančioje būsenoje.

Materijos fazės

Medžiaga gali egzistuoti įvairiomis fazėmis: kieta, skysta, dujinė arba plazma. Dauguma medžiagų gali pereiti tarp šių fazių, atsižvelgiant į šilumos kiekį, kurį medžiaga sugeria (arba praranda). Yra papildomų materijos būsenų arba fazių, įskaitant Bose-Einstein kondensatus, fermioninius kondensatus ir kvarko-gliuono plazmą.

Materija prieš masę

Atkreipkite dėmesį, kad tuo metu reikalas turi masę, o masyviuose objektuose yra materijos, šie du terminai nėra visiškai sinonimai, bent jau fizikoje. Medžiaga neišsaugoma, o masė išsaugoma uždarose sistemose. Pagal specialiojo reliatyvumo teoriją materija uždaroje sistemoje gali išnykti. Kita vertus, masė niekada nebuvo sukurta ar sunaikinta, nors gali būti paversta energija. Masės ir energijos suma uždaroje sistemoje išlieka pastovi.

Fizikoje vienas iš būdų atskirti masę nuo medžiagos yra apibrėžti materiją kaip medžiagą, susidedančią iš dalelių, kurios turi ramybės masę. Nepaisant to, fizikoje ir chemijoje materija pasižymi bangų ir dalelių dvilypumu, todėl ji turi ir bangų, ir dalelių savybių.