Anyag (fizika)

Az anyag az az anyag, amelyből minden anyag áll. Ez olyan tárgyakat jelent, amelyeknek tömegük van. Pontosabban, nyugalmi tömeggel kell rendelkezniük, ami az energia egy olyan formája, amellyel az anyag akkor is rendelkezik, ha nem mozog (nincs mozgási energiája), ha rendkívül hideg (nincs hőenergiája) stb. Az anyag egy olyan szó, amelyet a mindennapi életben néha különbözőképpen használnak, míg a tömeg egy jól meghatározott fogalom és mennyiség, legalábbis a fizikában. Ezek nem ugyanazok, bár összefüggnek egymással.

A közönséges anyag apró részecskékből, úgynevezett atomokból áll. Az atomok között tér van, és állandóan mozognak vagy rezegnek. A részecskék gyorsabban mozognak és távolodnak egymástól, ha melegítik őket, és fordítva, ha hűtik őket.

Baryonikus anyag

A mindennapi életben tapasztalható anyag szinte mind bariónikus anyag. Ez magában foglalja az atomok minden fajtáját, és ezeknek adja a tömeg tulajdonságát. A nem-bárionikus anyag, ahogyan azt a neve is sugallja, minden olyan anyag, amely nem főként bariónokból áll. Ide tartozhatnak a neutrínók és a szabad elektronok, a sötét anyag, például a szuperszimmetrikus részecskék, az axionok és a fekete lyukak.

Maga a barionok létezése jelentős kérdés a kozmológiában. Feltételezik, hogy az ősrobbanás során egy olyan állapot jött létre, amelyben a barionok és az antibarionok egyenlő mennyiségben vannak jelen. Azt a folyamatot, amelynek során a barionok számaránya meghaladta az antirészecskékét, baryogenezisnek nevezik.

Az anyag tulajdonságai

Az anyag közvetlenül megtapasztalható az érzékszerveken keresztül. Vannak mérhető tulajdonságai, mint például a tömeg, a térfogat, a sűrűség, és minőségi tulajdonságai, mint például az íz, a szag és a szín.

Példák az anyagra

A világegyetem minden fizikai teste anyagból áll: galaxisok, csillagok és bolygók, kőzetek, víz és levegő. Az élő szervezetek, mint a növények, az állatok és az emberek szintén anyagból állnak.

A fizikában a világegyetemben olyan dolgok is vannak, amelyek nem anyag, beleértve néhány elemi részecskét, amelyeknek nincs nyugalmi tömegük. A fotonok (elektromágneses sugárzás, például a fény) jól ismert példa erre.

Az anyag a nyugalmi tömegén kívül más energiaformákat is tartalmazhat, amelyek nem anyagot alkotnak, de lehetővé teszik, hogy kölcsönhatásba lépjenek egymással mozgási energia, hő, fény, hanghullámok stb. cseréje révén.

A fizikai tudományokon kívül sok más dolog is létezhet, ami nem anyag vagy energia. Csak példának okáért, érzelmeket lehet megtapasztalni, vagy elképzeléseket lehet birtokolni.

Összetétel

Az anyag szerkezetét és összetételét úgy vizsgálják, hogy az anyagot egyre kisebb és kisebb darabokra bontják. Ezért az élő szervezetek sejtekből állnak. A sejtek molekulákból állnak, amelyek egymással összekapcsolt atomok halmazai. Az egyes atomok viszont elemi részecskék összességei.

Anyagállapotok

A fizikusok az anyagot néhány nagy kategóriába, úgynevezett állapotokba sorolják, amelyek egészen eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek:

A szilárd testek olyan molekulákból és atomokból álló anyagi tárgyak, amelyek olyan erősen kapcsolódnak egymáshoz, hogy mozgás közben is megtartják alakjukat, bár feszültség hatására deformálódhatnak. Példák: kő, asztal, kés, jégtömb.
A folyadékok gyengén összekapcsolt molekulákból és atomokból álló anyagmennyiségek. Nem rendelkeznek megfelelő alakkal. A folyadékoknak két típusa van:

A folyadékok a szilárd anyagokhoz hasonlóan sűrített anyagformákat foglalnak magukban, de az alkotó elemek (molekulák, atomok) közötti kötések lehetővé teszik, hogy egymáshoz képest mozogjanak, miközben ömlesztve továbbra is összetartanak: meghatározott felületet tartanak fenn. A folyadékok felveszik a befogadók alakját, amelyekben benne vannak. Példák: víz, olaj, vér, láva, üdítőitalok.
A gázok olyan anyagmennyiségek, amelyekben az alkotó elemek (molekulák, atomok) közötti kötések olyan lazák vagy gyengék, hogy azok egymástól függetlenül mozoghatnak. A gázok nem mutatnak megfelelő felületet, hajlamosak kitágulni, hogy a teljes rendelkezésre álló térfogatot elfoglalják. Példák: levegő, vízgőz, hélium.

A plazmák ionizált anyagból állnak, leginkább a tudósok érdeklődésére tartanak számot. Példák: a Föld ionoszférája, a Nap koronája. A plazmában lévő részecskék egy folyadék és egy gáz keveréke. A részecskék szabadon mozognak, mint egy folyadék, és a vonzás gyenge, mint egy gázé. Az anyagnak ez az állapota nem teljesen ismert. A plazma példája a villámlásban található.
A Bose-Einstein-kondenzátum (BEC) a bozonok híg gázának olyan halmazállapota, amelyet nagyon közel az abszolút nullához (0 K vagy -273,15 °C) hűtöttek le.

Egy adott anyagmennyiség a hőmérséklet és a nyomás függvényében egyik állapotból a másikba léphet át. A Földön a víz egyszerre három állapotban létezhet: szilárd (jég), folyékony víz (tavak, óceánok) és gáz (gőz vagy gőz).

Kapcsolódó oldalak

Kérdések és válaszok

K: Mi az az anyag?

V: Az anyag az az anyag, amelyből minden anyag áll. Olyan tárgyakra utal, amelyeknek tömegük és nyugalmi tömegük van, ami az energia egy formája, függetlenül attól, hogy mozgásban van-e vagy hőenergiával rendelkezik.

K: Miben különbözik az anyag a tömegtől?

V: Az anyagot a mindennapi nyelvben gyakran változatosan használják, míg a tömeg a fizikában pontosan meghatározott fogalom és mennyiség. A tömeg kifejezetten egy adott tárgyban lévő anyag mennyiségére utal.

K: Mi a nyugalmi tömeg?

V: A nyugalmi tömeg az energia egy olyan formája, amellyel az anyag akkor is rendelkezik, amikor nem mozog, vagy nem rendelkezik hőenergiával.

K: Miből áll a közönséges anyag?

V: A közönséges anyag apró részecskékből, úgynevezett atomokból áll, amelyek folyamatosan mozognak és rezegnek.

K: Hogyan viselkednek a közönséges anyag részecskéi, ha felmelegítik őket?

V: Ha felmelegítik, a közönséges anyag részecskéi gyorsabban és távolabb mozognak egymástól.

K: És hogyan viselkednek, ha lehűtjük őket?

V: Hűtéskor a közönséges anyag részecskéi lassabban és közelebb mozognak egymáshoz.

K: Hogy hívják az atomok közötti tereket a közönséges anyagban?

V: Az atomok közötti tereket a közönséges anyagban interstitiális tereknek nevezik.