Materia i energia są częścią Wszechświata: materia i energia są częścią materia nadaje jej strukturę podczas gdy energia daje jej zdolność do zmiany Kiedy Wszechświat się rozpoczął, wszystko było skoncentrowaną energią, a w miarę rozszerzania się i ochładzania Wszechświata z energii powstawała materia.
Łatwy sposób zrozumienia, czym jest materia, a czym energia, jest następujący:
- owoc i stół to sprawa;
- zdolność owoców do spadania ze stołu i uderzania w zwierzę jest energią; zdolność owoców do służenia jako pokarm jest energią.
- Zdolność stołu (po spaleniu) do ogrzania pomieszczenia to energia; zdolność stołu do wybicia okna to energia.
| Przedmiot | Energia | |
|---|---|---|
| Definicja | To, co służy jako konstrukcja natury. | Zdolność do wykonywania pracy. |
| Składniki | Atomy, cząsteczki, cząstki subatomowe | Nie posiada on |
| Rodzaje lub formy |
|
|
| Jednostka miary | Pomiary masy: gramy, kilogramy, mikrogramy. Miary objętości: litry, metry sześcienne, mililitry. |
|
| Przykłady | Woda, powietrze, piasek, kamienie, planety, komputer, papier, rośliny, zwierzęta. | Światło, ciepło, magnetyzm, mikrofale, elektryczność. |
Co to jest materia?
Materia to wszystko, co składa się z cząstek subatomowych i zajmuje przestrzeń, nawet jeśli jest niezwykle maleńkie: elektron, proton, neutron i wszystko, co można z nich zbudować, jest materią. Na przykład stół składa się z cząsteczek, które tworzą drewno, żelazne gwoździe i inne elementy, które są materią.
Termin "materia" wywodzi się z łac. mater Oznacza to, że materia jest "matką" wszystkiego, co nas otacza. Na przykład powietrze, choć go nie widzimy, jest materią, bo składa się z cząsteczek azotu, tlenu i innych gazów. Telefon, komputer, jedzenie, zwierzęta, budynki to przykłady materii.
Na stronie materia może absorbować energię Wyraźnym przykładem tego jest to, co dzieje się, gdy wkładamy jedzenie do kuchenki mikrofalowej:
- woda wewnątrz jedzenia pochłania energię fal mikrofalowych;
- energia zawarta w wodzie jest przekazywana do pozostałych cząsteczek pokarmu.
Ten transfer energii powoduje wzrost temperatury, gotując jedzenie.
Prawo zachowania materii
Prawo zachowania materii mówi, że materia nie jest ani tworzona, ani niszczona, lecz przekształcana. Na przykład, gdy kawałek drewna zostanie całkowicie spalony w układzie zamkniętym, a popiół, dwutlenek węgla i inne związki zawarte w dymie zostaną zważone, suma mas będzie w przybliżeniu równa masie oryginalnego kawałka drewna.
Jakie są właściwości materiału?
- Ma masę: to ilość materii, np. elektron ma masę 9 x 10-31 kg, litr wody ma masę 1 kg, Słońce ma masę 1,9 x 10-30 kg.
- Posiada właściwości fizyczne: należą do nich m.in. gęstość, przewodność elektryczna, temperatura topnienia lub wrzenia, lotność i twardość.
- Posiada właściwości chemiczne: materia może ulegać przemianom w wyniku reakcji chemicznych, takich jak spalanie, utlenianie, rozkład.
Jakie są stany skupienia materii?
Materia występuje w różnych formach lub stanach:
- Solidny Atomy i cząsteczki są tak ciasno upakowane, że ich ruch jest ograniczony.
- Płyn : atomy i cząsteczki cieczy mogą się swobodnie poruszać, mimo że są zgrupowane razem.
- Gaz Atomy i cząsteczki są oddzielone od siebie i mają nieograniczony ruch.
- Plazma Jest to stan materii w dużej części Wszechświata; mamy go w gwiazdach, błyskawicach i zorzach.
- Kondensat Bosego-Einsteina kiedy zestaw atomów znajduje się w temperaturze zera bezwzględnego (-273 °C), są one tak upakowane razem i nieruchome, że wyglądają jak jeden atom.
- Ciekłe kryształy to stan materii, który jest pośredni między ciałem stałym a cieczą, nie należąc do żadnego z nich. Występuje w płaskich telewizorach, ekranach komputerowych i zegarkach.
Może zainteresuje Cię również różnica między stanami materii a właściwościami materii.
Co to jest energia?
Naukowa definicja energii to. zdolność do wytwarzania pracy W tym sensie praca jest rozumiana jako każdy proces, w którym ciało ulega przemieszczeniu lub deformacji. Na przykład zdolność kamienia na szczycie góry do spadania i powalania drzew w swoim upadku, co byłoby pracą, jest jego energią.
Prawo zachowania energii
Prawo zachowania energii lub zasada zachowania energii mówi, że zawartość energii w układzie pozostaje stała, tzn. energia nie jest ani tworzona, ani niszczona.
Na przykład z pewną ilością benzyny związana jest X ilość energii chemicznej.Gdy uruchamiamy pojazd, energia zawarta w benzynie nie ulega zniszczeniu, lecz zostaje przekształcona w energię kinetyczną do poruszania pojazdu oraz energię cieplną.Suma energii kinetycznej plus energii cieplnej pojazdu jest równa ilości energii chemicznej zawartej w benzynie, nie może być więcej, ani mniej.mniej.
Jakie są cechy charakterystyczne energii?
- Ilość energii, jaką posiada ciało jest ograniczona: owoc na stole ma energię ograniczoną przez swoją masę i przez odległość od stołu do podłogi.
- Energia jest przekształcana w różnych formach: energia chemiczna benzyny jest przekształcana w energię kinetyczną, gdy porusza ona tłok w samochodzie.
- Istnieją różne źródła energii, takie jak słońce, wiatr czy ropa naftowa.
- Może być magazynowana: w akumulatorach elektrycznych magazynowana jest energia chemiczna, w zaporach wodnych magazynowana jest grawitacyjna energia potencjalna wody.
Formy energii
Energia może występować w różnych formach:
- Energia potencjalna to energia związana z ciałem w odniesieniu do innego ciała odniesienia, np. grawitacyjna energia potencjalna to energia ciała w odniesieniu do jego położenia na Ziemi, im wyżej się ono znajduje, tym więcej posiada energii potencjalnej.
- Energia kinetyczna to energia związana z ruchem ciał, np. gdy woda w rzece wprawia skały w ruch, ma energię kinetyczną.
- Energia mechaniczna Gdy wagonik znajduje się na szczycie kolejki górskiej, posiada energię potencjalną, która jest przekształcana w energię kinetyczną, gdy wagonik opada i nabiera pewnej prędkości. W tym przypadku wagonik posiada energię mechaniczną, która jest równa sumie energii kinetycznej i energii potencjalnej.
- Energia promieniowania Światło słoneczne dociera do Ziemi w postaci energii promienistej.
- Energia cieplna Gdy ogrzewamy się butelką z gorącą wodą, wykorzystujemy energię cieplną.
- Energia jądrowa kiedy jądro atomu rozpada się lub łączy, uwalnia energię jądrową.
- Energia chemiczna Kiedy glukoza w komórkach jest przekształcana w dwutlenek węgla, energia pomiędzy atomami cząsteczki jest uwalniana jako energia chemiczna.
- Energia elektryczna Kiedy dodatnio lub ujemnie naładowane cząstki poruszają się, jesteśmy w obecności elektryczności lub energii elektrycznej.
Być może zainteresuje Cię informacja o różnych rodzajach energii.
Jaki jest związek między materią a energią?
Na początku XX wieku fizyk teoretyczny Albert Einstein (1879-1955) wykazał, że materia przekształca się w energię i że energia może być przekształcona w materię.Ta równoważność znana jest jako "teoria względności i wyraża się w słynnym równaniu:
E = m.c2 ,
gdzie E reprezentuje energię, m reprezentuje masę, a c to prędkość światła.
Najbardziej znanym przykładem jest przekształcanie materii w energię To właśnie ta energia w Słońcu podtrzymuje życie na Ziemi.
Pamiętajmy, że u początków Wszechświata istniała tylko energia, która później została przekształcona w materię.Doświadczalnie, energia przekształca się w materię gdy foton (cząstka o wysokiej energii) przechodzi przez jądro atomowe, wytwarzając cząstkę materii (elektron) i cząstkę antymaterii (pozyton).
Może zainteresują Cię informacje o:
- Fizyczne i chemiczne właściwości materii.
- Energia kinetyczna i potencjalna.
- Istoty żywe i nieożywione
- Gałęzie fizyki
Referencje
Karam, P.A., Stein, B.P. (2011), Podstawy nauki: materia i energia, Chelsea House, Nowy Jork.