Главная страница » Материя в физике
Физика

Материя в физике

Мы объясним, что такое материя в физике и каковы ее характеристики. Кроме того, государства, которые он представляет, и его структура
Материя – это результат реакций и свойств некоторых основных компонентов

Что такое (физическая) материя?

Согласно подходу физики , материя относится к любой сущности, наделенной собственной массой и способной занимать пространство в любой момент времени. Все физические объекты состоят из материи, от автомобиля до атома и составляющих его элементарных частиц

Понятие материи в области физики определялось и переосмысливалось на протяжении веков, начиная с античности (когда возникло понятие атомов) и заканчивая временем Исаака Ньютона, а затем Альберта Эйнштейна. Открытие субатомной материи и открытие физики частиц стало самым революционным событием в области представлений о материи

Таким образом, первоначальное определение материи, которое мы дали, достаточно для классических разделов физики, но проблематично в области квантовой механики , где понятия массы и пространства намного сложнее

Характеристики материи в физике

Антиматерия – это материя, состоящая из античастиц.

Материя обладает определенными специфическими свойствами, такими как масса и объем , т.е. материя занимает определенную область в пространстве-времени. Это означает, что материя обладает измеримыми свойствами, такими как пропорции длина , ширина, высота), плотность вес , твердость, текучесть, податливость и многие другие. Познать материю – значит понять ее физические свойства, которые радикально отличаются от свойств, например, энергии

С другой стороны, материя должна находиться в одном из известных состояний или фаз , в соответствии с распределением, группировкой и свойствами ее частиц. Таким образом, материя находится в твердом жидком газообразном состояниях, хотя при определенных экстремальных условиях давления и температуры она также может находиться в плазменном состоянии (ионизированный газ). Существуют и другие, более сложные состояния материи, которые изучаются в передовых областях физики и которые являются нестабильными

Помимо материи, существует антиматерия , которую можно понимать как материю, состоящую из античастиц. Для каждой существующей элементарной частицы существует такая же, но с противоположным электрическим зарядом , который заставляет их аннигилировать при взаимодействии

Состояния вещества

В газообразном состоянии частицы обладают очень слабой притягательной силой.

Согласно физике, существует три основных состояния материи: твердое, жидкое и газообразное, хотя есть и менее распространенные, такие как плазма или фермионные конденсаты, которые можно воспроизвести только в лаборатории. Каждое физическое состояние имеет свои характеристики, которые во многом связаны с тем, как частицы изучаемой системы расположены в пространстве и какой энергией они обладают

  • Твердые вещества. Частицы твердой материи упакованы очень, очень близко друг к другу, подвергаясь очень сильным притягательным силам. Поэтому они ведут себя как единое тело, с высокой когезией, плотностью и постоянной формой. Они устойчивы к дроблению и обладают низкой или нулевой текучестью: их невозможно сжать, а при разрушении или дроблении они дают более мелкие твердые частицы.
  • Жидкости. Частицы жидкой материи удерживаются вместе силами притяжения, которые намного слабее и менее упорядочены, чем у твердых тел. Поэтому жидкости не имеют фиксированной, устойчивой формы, когезии и прочности , и поэтому принимают форму контейнера, в котором они находятся. Они обладают высокой текучестью (их можно втиснуть в небольшие пространства) и поверхностным натяжением, которое заставляет их прилипать к поверхностям, они плохо сжимаются и, за исключением воды , имеют тенденцию сжиматься в присутствии холода.
  • Газы. Частицы газообразной материи настолько разрознены и удалены друг от друга, что едва могут держаться вместе: сила притяжения между ними слаба, что приводит к состоянию беспорядка между ними. Поскольку они не могут собраться вместе и образовать массивное компактное тело, гравитация не оказывает на них заметного влияния. Они занимают гораздо больший объем, чем жидкости и твердые тела, поскольку имеют тенденцию расширяться и занимать все пространство , содержащее их. Они не имеют фиксированной формы и объема и иногда бесцветны и/или не имеют запаха.

Материя может быть переведена из одного состояния в другое путем изменения условий температуры давления , при которых она находится. Однако их химические свойства останутся неизменными

Структура материи

Протоны составляют основную часть массы и веса в атоме.

Вся известная материя состоит из микроскопических единиц, называемых атомами, состоящих, в свою очередь, из трех субатомных частиц:

  • Электроны. Отрицательно заряженные и небольшие по размеру, эти частицы вращаются вокруг ядра атома по множеству траекторий, называемых орбиталями, с большим или меньшим количеством энергии в зависимости от их близости к ядру или удаленности от него.
  • протоны. Наделенные положительным зарядом и большие по размеру, они находятся в ядре атома и составляют основную часть его массы и веса.
  • Нейтроны. Не имея электрического заряда, они находятся в ядре атома вместе с протонами, придавая массу и вес атому, но не влияя на его электромагнетизм

В зависимости от количества электронов, протонов и нейтронов, которыми обладает атом, он образует химические элементы , известные и классифицированные в Периодической таблице. Например, самым простым из существующих атомов является водород, который имеет только один электрон и один протон

Федор Лебедев

Федор Лебедев

Окончил МГТУ имени Н. Э. Баумана. Физик, специалист в области теоретической электротехники, член-корреспондент РАН. Автор работ по теоретической электротехнике, информатике.

Добавить комментарий

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий