Τι Είναι Ύλη;

Βασική ιδέα

Σε αυτό το σεμινάριο, θα μάθετε για την ύλη, μια εισαγωγή για την ιστορία της, τη διαφορά μεταξύ ύλης και μάζας και την αντιύλη.

Θέματα που καλύπτονται σε άλλα άρθρα

Καταστάσεις της ύλης
Νόμος της Διατήρησης
Συλλογικές ιδιότητες
Διαγράμματα φάσεων
Ευγενή αέρια
Τι είναι η σταθερά ισορροπίας;
Τρόπος ανάγνωσης του περιοδικού πίνακα
Πώς να βρείτε τον αριθμό πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων
Κίνηση Brownian

Ορισμός της ύλης

Στην επιστήμη υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί ορισμοί της ύλης. Συνήθως στη χημεία ύλη είναι οτιδήποτε έχει μάζα και καταλαμβάνει χώρο. Χρειάζεστε τουλάχιστον ένα υποατομικό σωματίδιο για να ονομάσετε κάτι ύλη. Άρα η ουσία πρέπει να περιέχει κάτι μικρότερο από ένα άτομο, π.χ. πρωτόνιο, νετρόνιο ή ηλεκτρόνιο. Επομένως, μπορεί να έρθει σε μερικές διαφορετικές φυσικές καταστάσεις:στερεό, υγρό, αέριο και πλάσμα.

Υπάρχει σε τέσσερις καταστάσεις στερεό, υγρό, αέριο και πλάσμα. Η ισχύς του δεσμού μεταξύ των ατόμων καθορίζει την κατάσταση. Κατά τη διάρκεια μιας μετάβασης φάσης, η ύλη αλλάζει από τη μια κατάσταση στην άλλη. Για παράδειγμα, ο πάγος μετατρέπεται σε νερό καθώς προστίθεται ενέργεια και αυτή η ενέργεια είναι θερμότητα. Εάν προσθέτετε συνεχώς θερμική ενέργεια, το νερό αρχίζει να βράζει και μετατρέπεται σε ατμό. Προσθέστε ακόμη περισσότερη ενέργεια και αυτό και ο ατμός διασπάται σε άτομα συστατικών.

*Μην συγχέετε τη μάζα με το βάρος, η μάζα είναι η ποσότητα του κάτι σε ένα αντικείμενο. Το βάρος είναι το μέτρο της δύναμης της βαρύτητας που ασκείται σε ένα αντικείμενο.

Παραδείγματα ύλης

Ένα στυλό, ένα μολύβι, μια βούρτσα μαλλιών και ένα ποτήρι νερό είναι όλα παραδείγματα ύλης. Καθένα από αυτά τα πράγματα έχει μάζα και καταλαμβάνει χώρο, μπορεί να είναι ζωντανό και μη. Για παράδειγμα:οι σκύλοι, τα βακτήρια και τα πουλιά έχουν μάζα και καταλαμβάνουν χώρο, επομένως αποτελούν επίσης παραδείγματα.

Ύλη έναντι Μάζας

Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι ενώ η ύλη έχει μάζα και τα αντικείμενα που έχουν μάζα περιέχουν ύλη, οι δύο όροι δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναλλακτικά. Η ύλη διατηρείται πάντα σε κλειστά συστήματα ενώ η μάζα όχι. Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας δηλώνει ότι η μάζα δεν μπορεί να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί, αλλά η ύλη, σε ένα κλειστό σύστημα, μπορεί να εξαφανιστεί.

*Σημείωση, ένα κλειστό σύστημα είναι εκείνο όπου επιτρέπεται η ανταλλαγή ενέργειας, αλλά όχι η ανταλλαγή ύλης. Ένα παράδειγμα κλειστού συστήματος θα ήταν ένα φλιτζάνι τσάι με ένα καπάκι πάνω του. Αυτό συμβαίνει επειδή το καπάκι επιτρέπει τη μεταφορά ενέργειας μόνο με το περιβάλλον του.

Τι είναι η Αντιύλη

Η αντιύλη μοιάζει πολύ με τη συνηθισμένη ύλη για την οποία μόλις μιλήσαμε. Η μόνη διαφορά είναι ότι η αντιύλη έχει το αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Για παράδειγμα, τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια στην αντιύλη είναι γνωστά ως ποζιτρόνια. Το ποζιτρόνιο έχει την ίδια μάζα με το ηλεκτρόνιο αλλά έχει θετικό φορτίο στην αντιύλη. Το νετρόνιο είναι συχνά ο δικός του αντιύλης. Οι ερευνητές δεν έχουν ακόμη καθορίσει εάν τα νετρίνα είναι το δικό τους αντισωματίδιο.

Παράδειγμα Αντιύλης

Παραδόξως, η μπανάνα και το ανθρώπινο σώμα είναι παραδείγματα αντιύλης. Οτιδήποτε παράγει φυσικά κάλιο-40, ένα ισότοπο καλίου, θα παράγει ποζιτρόνια, την αντιύλη εκδοχή ενός ηλεκτρονίου. Μην ανησυχείτε, η παραγωγή καλίου-40 στο σώμα σας δεν αποτελεί απειλή για την υγεία.

Πώς δημιουργείται η Αντιύλη

Η αντιύλη είναι πολύ πραγματική. Σχηματίστηκε ως υποπροϊόν της Μεγάλης Έκρηξης. Αν και η αντιύλη είναι πραγματική, είναι πολύ σπάνια στο σύμπαν σήμερα. Οι άνθρωποι έχουν δημιουργήσει αντιύλη χρησιμοποιώντας συγκρούσεις υψηλής ταχύτητας σε επιταχυντές σωματιδίων. Οι επιστήμονες που δημιουργούν αντιύλη έχουν δημιουργήσει αντιυδρογόνο, το δίδυμο του υδρογόνου. Η αντιύλη παράγεται επίσης φυσικά. Τα αντισωματίδια παράγονται σποραδικά σε όλο το σύμπαν. Όταν η ύλη και η αντιύλη συναντώνται αλληλοεξουδετερώνονται και παράγουν ενέργεια. Έτσι, σε ένα σύμπαν όπως το δικό μας που κυριαρχεί η ύλη, είναι δύσκολο για την αντιύλη να επιβιώσει για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Ιστορικό

Οι Έλληνες επιστήμονες ήταν οι πρώτοι που αναρωτήθηκαν για την ύλη. Αναρωτήθηκαν αν μπορούσες να το σπάσεις σε μικρότερα κομμάτια, θα καταλήξεις στα πιο μικρά κομμάτια; Αυτά τα μικρά κομμάτια τα ονόμασαν άτομα. Η λέξη άτομο σημαίνει κυριολεκτικά «που δεν μπορεί να κοπεί». Συνειδητοποίησαν ότι τα άτομα ήταν άφθαρτα. Προχώρησαν περαιτέρω σε αυτή τη θεωρία και υπέθεσαν ότι οι σκέψεις και τα συναισθήματα αποτελούνταν από άτομα. Αν και αυτό είναι σε μεγάλο βαθμό μια επέκταση της αλήθειας, οι έννοιες των ατόμων που έχουμε σήμερα διαφέρουν από τις ελληνικές.