Materia

La materia è la sostanza di cui è fatto tutto il materiale. Ciò significa oggetti che hanno massa. Più specificamente, devono avere massaa riposo, che è una forma di energia che la materia ha anche quando non è in movimento (non ha energia cinetica), è estremamente fredda (non ha energia termica), ecc. La materia è una parola che a volte viene usata in modi diversi nella vita quotidiana, mentre la massa è un concetto e una quantità ben definita, almeno in fisica. Non sono la stessa cosa, anche se sono collegate.

La materia ordinaria è fatta di minuscole particelle chiamate atomi. Gli atomi hanno degli spazi tra di loro e si muovono o vibrano continuamente. Le particelle si muovono più velocemente e si allontanano quando vengono riscaldate, e il contrario quando vengono raffreddate.

Materia barionica

Quasi tutta la materia che si può sperimentare nella vita quotidiana è materia barionica. Questo include atomi di qualsiasi tipo, e dà loro la proprietà della massa. La materia non barionica, come implica il nome, è qualsiasi tipo di materia che non è composta principalmente da barioni. Questo potrebbe includere neutrini ed elettroni liberi, materia oscura, come particelle supersimmetriche, assoni e buchi neri.

L'esistenza stessa dei barioni è una questione significativa in cosmologia. Si presume che il Big Bang abbia prodotto uno stato con quantità uguali di barioni e antibarioni. Il processo attraverso il quale i barioni hanno superato le loro antiparticelle è chiamato bariogenesi.

Proprietà della materia

La materia può essere sperimentata direttamente attraverso i sensi. Ha proprietà che possono essere misurate, come la massa, il volume, la densità, e proprietà qualitative come il gusto, l'odore e il colore, per esempio.

Esempi di materia

Tutti i corpi fisici dell'universo sono fatti di materia: galassie, stelle e pianeti, rocce, acqua e aria. Anche gli organismi viventi come le piante, gli animali e gli esseri umani sono composti di materia.

In fisica, l'universo contiene anche cose che non sono materia, comprese alcune particelle elementari che non hanno massa a riposo. I fotoni (radiazione elettromagnetica come la luce) sono un esempio familiare.

Oltre alla sua massa a riposo, la materia può contenere altre forme di energia, che non sono materia ma permettono di interagire tra loro scambiando energia cinetica, calore, luce, onde sonore, ecc.

Al di fuori delle scienze fisiche, ci possono essere molte altre cose che non sono materia o energia. Solo per esempio, si possono provare emozioni o avere idee.

Composizione

La struttura e la composizione della materia vengono studiate rompendo la materia in pezzi sempre più piccoli. Quindi, gli organismi viventi sono costituiti da cellule. Le cellule sono composte da molecole, che sono insiemi di atomi legati insieme. Ogni atomo, a sua volta, è un assemblaggio di particelle elementari.

Stati della materia

I fisici classificano anche la materia in alcune grandi categorie, chiamate stati, con proprietà molto diverse:

I solidi sono oggetti materiali costituiti da molecole e atomi così fortemente legati insieme che tendono a mantenere la loro forma anche quando vengono spostati, sebbene possano deformarsi sotto stress. Esempi: una roccia, un tavolo, un coltello, un blocco di ghiaccio.
I fluidi sono quantità di materia composta da molecole e atomi debolmente legati insieme. Non hanno una forma propria. Ci sono due tipi di fluidi:

I liquidi comprendono forme condensate di materia, come i solidi, ma dove i legami tra gli elementi costitutivi (molecole, atomi) permettono loro di muoversi l'uno rispetto all'altro pur continuando a stare insieme alla rinfusa: mantengono una superficie definita. I liquidi adottano la forma dei recipienti in cui sono contenuti. Esempi: acqua, olio, sangue, lava, bibite.
I gas sono quantità di materia in cui i legami tra gli elementi costitutivi (molecole, atomi) sono così allentati o deboli che possono muoversi indipendentemente gli uni dagli altri. I gas non presentano una superficie propria, tendono ad espandersi per occupare tutto il volume disponibile. Esempi: aria, vapore acqueo, elio.

I plasmi sono fatti di materia ionizzata, sono principalmente di interesse per gli scienziati. Esempi: la ionosfera terrestre, la corona del Sole. Le particelle in un plasma sono una miscela tra un liquido e un gas. Le particelle sono libere di muoversi, come un liquido, e l'attrazione è debole, come un gas. Questo stato della materia non è completamente compreso. Un esempio di plasma si trova nei fulmini.
Un condensato di Bose-Einstein (BEC) è uno stato della materia di un gas diluito di bosoni raffreddato a temperature molto vicine allo zero assoluto (0 K o -273,15 °C)

Una data quantità di materia può passare da uno stato all'altro a seconda della sua temperatura e pressione. Sulla Terra, l'acqua può esistere simultaneamente in tre stati: solido (ghiaccio), acqua liquida (laghi, oceani) e gas (vapore).

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Domande e risposte

D: Che cos'è la materia?

R: La materia è la sostanza di cui sono fatti tutti i materiali. Si riferisce agli oggetti che hanno massa e massa a riposo, che è una forma di energia, indipendentemente dal fatto che sia in movimento o che abbia energia termica.

D: In che modo la materia è diversa dalla massa?

R: La materia è spesso usata in modo variabile nel linguaggio quotidiano, mentre la massa è un concetto e una quantità definita con precisione in fisica. La massa si riferisce specificamente alla quantità di materia presente in un determinato oggetto.

D: Che cos'è la massa a riposo?

R: La massa a riposo è una forma di energia che la materia possiede anche quando non è in movimento o non ha energia termica.

D: Da cosa è composta la materia ordinaria?

R: La materia ordinaria è composta da piccole particelle chiamate atomi, che si muovono e vibrano continuamente.

D: Come si comportano le particelle della materia ordinaria quando vengono riscaldate?

R: Quando vengono riscaldate, le particelle della materia ordinaria si muovono più velocemente e si allontanano l'una dall'altra.

D: E come si comportano quando vengono raffreddate?

R: Quando si raffreddano, le particelle della materia ordinaria si muovono più lentamente e più vicine tra loro.

D: Come si chiamano gli spazi tra gli atomi nella materia ordinaria?

R: Gli spazi tra gli atomi nella materia ordinaria sono chiamati spazi interstiziali.