Materia ed energia

La materia e l'energia fanno parte dell'Universo: il la materia dà struttura mentre il l'energia ti dà la capacità di cambiare. Quando ha avuto origine l'Universo, tutto era energia concentrata. Mentre si espandeva e si raffreddava, la materia si formava dall'energia.

Un modo semplice per capire cos'è la materia e cos'è l'energia è il seguente:

• un frutto e una tavola sono materia;
• la capacità del frutto di cadere dal tavolo e colpire un animale è energia; la capacità della frutta di servire da cibo è energia.
• La capacità che un tavolo (quando viene bruciato) riscalda una stanza è energia; la capacità del tavolo di rompere una finestra è energia.

Che cosa è la materia?

La materia è tutto ciò che è costituito da particelle subatomiche e occupa uno spazio, anche se estremamente minuscolo: un elettrone, un protone, un neutrone e tutto ciò che può essere costruito da questi è materia. Ad esempio, un tavolo è costituito da molecole che compongono il legno, chiodi di ferro e altri elementi, che sono materia..

Il termine "materia" deriva dal latino mater che significa "madre". Ciò significa che la materia è la "madre" di tutto ciò che ci circonda. Ad esempio, l'aria, sebbene non possiamo vederla, è materia, perché è composta da molecole di azoto, ossigeno e altri gas. Il telefono, il computer, il cibo, gli animali, gli edifici sono tutti esempi di materia..

Il la materia può assorbire energia. Un chiaro esempio di questo è ciò che accade quando mettiamo il cibo nel forno a microonde:

• l'acqua contenuta nel cibo assorbe l'energia delle microonde;
• l'energia nell'acqua viene trasferita al resto delle molecole alimentari.

Quel trasferimento di energia è ciò che fa aumentare la temperatura. cucinare cibo.

Legge di conservazione della materia

La legge di conservazione della materia stabilisce che la materia non viene né creata né distrutta ma viene trasformata. Ad esempio, quando un pezzo di legno viene completamente bruciato in un sistema chiuso e vengono pesati la cenere, l'anidride carbonica e altri composti nel fumo, la somma delle masse sarà approssimativamente uguale alla massa del pezzo di legno originale..

Quali sono le caratteristiche della materia?

• Ha massa: è la quantità di materia, ad esempio un elettrone ha una massa di 9 x 10^-31 kg, un litro d'acqua ha una massa di 1 kg, il Sole ha una massa di 1,9 x10³⁰ kg.
• Ha proprietà fisiche: all'interno delle quali si possono menzionare densità, conduttività elettrica, punto di fusione o di ebollizione, volatilità e durezza, tra gli altri..
• Ha proprietà chimiche: la materia può essere trasformata attraverso reazioni chimiche, come combustione, ossidazione, decomposizione.

Quali sono gli stati della materia?

La materia si presenta in diverse forme o stati:

• Solido: gli atomi e le molecole sono così compatti che il loro movimento è limitato.
• Liquido: gli atomi e le molecole di un liquido, sebbene raggruppati, possono muoversi liberamente.
• Gas: atomi e molecole sono separati l'uno dall'altro e non hanno limitazioni di movimento.
• Plasma: gli atomi dei gas vengono ionizzati. Questo è lo stato della materia per gran parte dell'Universo; Lo otteniamo nelle stelle, nei fulmini e nelle aurore.
• Condensato di Bose-Einstein: quando un insieme di atomi è allo zero assoluto (-273 ºC), sono così compatti e immobili da sembrare un singolo atomo.
• Cristalli liquidi: è lo stato intermedio della materia tra solido e liquido senza appartenere a nessuno dei due. Lo troviamo su televisori a schermo piatto, schermi di computer e orologi.

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Cos'è l'energia?

La definizione scientifica di energia è capacità di produrre un lavoro. In questo senso, il lavoro è inteso come qualsiasi processo in cui un corpo viene spostato o deformato. Ad esempio, la capacità di una pietra in cima a una montagna di cadere e abbattere alberi nella sua caduta, il che sarebbe un lavoro, è la sua energia.

Legge sul risparmio energetico

La legge di conservazione dell'energia o il principio di conservazione dell'energia afferma che il contenuto energetico di un sistema rimane costante. Cioè, l'energia non viene né creata né distrutta.

Ad esempio, una certa quantità di benzina ha una quantità X di energia chimica ad essa associata. Quando mettiamo in moto il veicolo, l'energia nella benzina non viene distrutta ma si trasforma in energia cinetica per muovere il veicolo ed energia termica. La somma dell'energia cinetica più l'energia termica del veicolo è uguale alla quantità di energia chimica della benzina, non può essere né più né meno.

Quali sono le caratteristiche dell'energia?

• La quantità di energia che un corpo possiede è limitata: il frutto sulla tavola ha un'energia limitata dalla sua massa e dalla distanza dal tavolo al pavimento.
• L'energia si trasforma nelle sue diverse forme: l'energia chimica della benzina si trasforma in energia cinetica quando un pistone si muove nell'auto.
• Esistono varie fonti di energia, come il sole, il vento e il petrolio.
• Può essere immagazzinato: l'energia chimica viene immagazzinata nelle batterie elettriche, nelle dighe idroelettriche viene immagazzinata l'energia potenziale gravitazionale dell'acqua.

Forme di energia

L'energia può essere presentata in diverse forme:

• Energia potenziale: è l'energia associata a un corpo rispetto ad un altro corpo di riferimento, ad esempio, l'energia potenziale gravitazionale è l'energia di un corpo rispetto alla sua posizione sulla Terra, più è alta, maggiore è l'energia potenziale che possiede.
• Energia cinetica: è l'energia associata al movimento dei corpi, ad esempio quando l'acqua di un fiume fa muovere le rocce ha energia cinetica.
• Energia meccanica: quando un carro è in cima a un ottovolante ha energia potenziale, che si trasforma in energia cinetica man mano che il carro scende e acquisisce una certa velocità. In questo caso, il carro ha un'energia meccanica, che è uguale alla somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale..
• Energia radiante: La luce solare raggiunge la Terra come energia radiante.
• Energia termica: quando ci riscaldiamo con una borsa dell'acqua calda stiamo utilizzando l'energia termica.
• Energia nucleare: quando un nucleo di un atomo si rompe o si fonde, rilascia energia nucleare.
• Energia chimica: quando il glucosio nelle cellule si trasforma in anidride carbonica, l'energia che si trova tra gli atomi della molecola viene rilasciata come energia chimica.
• Energia elettrica: quando le particelle con una carica positiva o negativa si muovono siamo in presenza di elettricità o energia elettrica.

Potresti essere interessato a conoscere i diversi tipi di energia.

Qual è il rapporto tra materia ed energia?

All'inizio del XX secolo, il fisico teorico Albert Einstein (1879-1955) ha dimostrato che la materia si trasforma in energia e che l'energia può essere trasformata in materia. Questa equivalenza è nota come "teoria della relatività" ed è espresso nella famosa equazione:

E = m.c^Due,

dove E rappresenta l'energia, m rappresenta la massa e c è la velocità della luce.

L'esempio più noto di trasformazione della materia in energia è la reazione di fusione dei nuclei di idrogeno nelle stelle. È questa energia nel Sole che sostiene la vita sulla Terra..

Ricordiamoci che alle origini dell'Universo c'era solo energia, che poi si è trasformata in materia. Sperimentalmente, l'energia si trasforma in materia quando un fotone (una particella ad alta energia) passa attraverso un nucleo atomico, producendo una particella di materia (elettrone) e una particella di antimateria (positrone).

Potresti essere interessato a conoscere:

• Proprietà fisiche e chimiche della materia.
• Energia cinetica e potenziale.

Riferimenti

Karam, P.A., Stein, B.P. (2011). Fondamenti della scienza: materia ed energia. Chelsea House. New York.