Selitämme mitä aine on fysiikassa ja mitkä ovat sen ominaisuudet. Lisäksi sen esittämät tilat ja rakenne.
Mikä on aine (fysiikka)?
Lähestymistavan mukaan fyysistä, aine viittaa mihin tahansa kokonaisuuteen, jolla on massa- omistaa ja voi miehittää a tilaa tiettynä hetkenä. Kaikki fyysiset esineet on tehty aineesta, autosta a atomi ja hiukkasia elementaalit, jotka muodostavat sen.
Aineen käsite fysiikan alalla on määritelty ja määritelty uudelleen vuosisatojen ajan muinaisista ajoista (jolloin atomin käsite syntyi) Isaac Newtonin ja myöhemmin Albert Einsteinin aikoihin. Subatomisen aineen löytäminen ja hiukkasfysiikan avautuminen on ollut alan vallankumouksellisin tapahtuma aineen ajattelussa.
Siksi antamamme alkuperäinen aineen määritelmä oli riittävä fysiikan klassisille aloille, mutta se on ongelmallinen tieteenalalla. kvanttimekaniikka, jossa käsitteet "massa" ja "avaruus" ovat paljon monimutkaisempia.
Aineen ominaisuudet fysiikassa
Aineella on tiettyjä erityisominaisuuksia, kuten massa ja äänenvoimakkuutta, eli aine miehittää a alueella määräytyy aika-avaruudessa. Tämä tarkoittaa, että aineella on mitattavissa olevia ominaisuuksia, kuten mittasuhteet (pituus, leveys, korkeus), tiheys, paino, kovuus, juoksevuus, muokattavuus, monien muiden joukossa. Aineen tunteminen tarkoittaa täsmälleen sen fysikaalisten ominaisuuksien ymmärtämistä, jotka ovat radikaalisti erilaisia kuin esimerkiksi aineen Energiaa.
Toisaalta aineen on oltava jossakin tunnetuista tiloista tai vaiheista riippuen sen jakautumisesta, ryhmittymisestä ja ominaisuuksista. hiukkasia. Siten aine esitetään valtiossa kiinteä, nestettä Y kaasumaista, vaikka myös tietyissä äärimmäisissä paine- ja lämpötilaolosuhteissa se voidaan löytää tilassa plasmallinen (ionisoitu kaasu). On muitakin monimutkaisempia aineen tiloja, joita tutkitaan edistyneillä fysiikan aloilla ja jotka ovat epävakaita.
Aineen lisäksi on olemassa antimateriaa, joka voidaan ymmärtää antihiukkasista koostuvaksi aineeksi. Jokaiselle olemassa olevalle alkeishiukkaselle on toinen identtinen, mutta sen kanssa sähkövaraus päinvastoin, mikä aiheuttaa molempien tuhoutumisen vuorovaikutuksessa.
materiaalin tilat
Fysiikan mukaan aineella on kolme päätilaa: kiinteä, nestemäinen ja kaasumainen, vaikka on myös muita harvinaisempia tiloja, kuten plasma- tai fermionisia kondensaatteja, jotka voidaan toistaa vain laboratoriossa. Jokaisella fysikaalisella tilassa on erilaisia ominaisuuksia, jotka liittyvät paljon siihen, kuinka tutkittavan järjestelmän hiukkaset ovat sijoittuneet avaruuteen ja niiden energiaan.
- Kiinteä. Kiinteän aineen hiukkaset ovat hyvin, hyvin lähellä toisiaan, erittäin voimakkaiden vetovoimien saalis. Siksi he käyttäytyvät yhtenä ruumiina suurella koheesiolla, tiheys ja jatkuva muoto. Ne kestävät sirpaloitumista ja niillä on alhainen tai ei lainkaan juoksevuutta: niitä ei voi puristaa kokoon, ja kun ne rikkoutuvat tai sirpaloituvat, niistä saadaan muita pienempiä kiinteitä aineita.
- Nesteet. Nestemäisen aineen hiukkasia pitävät yhdessä vetovoimat, jotka ovat paljon heikompia ja vähemmän järjestyneitä kuin kiinteiden aineiden hiukkaset. Tästä syystä nesteiltä puuttuu kiinteä ja vakaa muoto, samoin kuin koheesio ja kestävyyttä, joten ne saavat ne sisältävän säiliön muodon. Niillä on suuri juoksevuus (ne voidaan työntää pieniin tiloihin) ja pintajännitys, joka saa ne tarttumaan pintoihin, ne eivät ole kovin puristuvia ja, lukuun ottamatta VesiNiillä on taipumus supistua kylmässä.
- Kaasut. Kaasumaisen aineen hiukkaset ovat sellaisessa hajaantumis- ja etäisyystilassa, että ne tuskin pystyvät pysymään täysin yhdessä: niiden välinen vetovoima on heikko, mikä aiheuttaa niiden välille epäjärjestyksen. Eivätkä pääse muodostamaan massiivista kompaktia runkoa painovoima sillä ei ole heihin merkittävää vaikutusta. Ne vievät paljon suuremman tilavuuden kuin nesteet ja kiinteät aineet, koska niillä on taipumus laajentua, kunnes ne täyttävät koko tilaa joka sisältää ne. Niistä puuttuu kiinteä muoto ja tilavuus, ja ne ovat joskus värittömiä ja/tai hajuttomia.
Aine voidaan muuttaa tilasta toiseen, vain muuttamalla sen olosuhteita lämpötila Y Paine johon olet. Sen kemialliset ominaisuudet säilyvät kuitenkin ennallaan.
Aineen rakenne
Kaikki tunnettu aine koostuu mikroskooppisista yksiköistä, joita kutsutaan atomeiksi ja jotka puolestaan muodostuvat kolmesta subatomisesta hiukkasesta:
- Elektronit. Nämä hiukkaset, joilla on negatiivinen varaus ja pieni koko, kiertävät atomin ydintä radalla, jota kutsutaan kiertoradoiksi ja joissa on suurempi tai pienempi määrä Energiaa sen läheisyyden tai etäisyyden ytimestä mukaan.
- Protonit. Positiivisella varauksella varustettuja ja suurempia ne löytyvät atomin ytimestä ja muodostavat suurimman osan sen massasta ja painosta.
- Neutronit. Ilman sähkövarausta niitä löytyy atomin ytimestä yhdessä protonien kanssa ja ne antavat atomille massaa ja painoa, vaikka ne eivät vaikutakaan sähkömagnetismi.
Riippuen atomin elektronien, protonien ja neutronien lukumäärästä, se muodostaa atomin kemiallisia alkuaineita tunnetaan ja luokitellaan jaksollisessa taulukossa. Esimerkiksi yksinkertaisin olemassa oleva atomi on vety, jossa on vain yksi elektroni ja yksi protoni.