Kakšna je definicija 'materije' v fiziki?

Kaj pomeni materija v fiziki

Ena dobra definicija snovi je, da ima maso in zavzema prostor.

Alfred Pasieka / Getty Images

Snov ima veliko definicij, najpogostejša pa je, da je vsaka snov, ki ima masa in zaseda prostor. Vsi fizični predmeti so sestavljeni iz materije v obliki atomi , ki so nato sestavljeni iz protonov, nevtronov in elektronov.

Ideja, da je snov sestavljena iz gradnikov ali delcev, izvira iz grških filozofov Demokrita (470–380 pr. n. št.) in Levkipa (490 pr. n. št.).

Primeri materije (in tega, kar ni materija)

Snov je zgrajena iz atomov. Najosnovnejši atom, izotop vodika znan kot protij , je en sam proton. Torej, čeprav nekateri znanstveniki subatomskih delcev ne obravnavajo vedno kot oblike snovi, lahko smatrate, da je protij izjema. Nekateri ljudje menijo, da so tudi elektroni in nevtroni oblike snovi. Sicer pa je vsaka snov, zgrajena iz atomov, sestavljena iz snovi. Primeri vključujejo:

• Atomi (vodik, helij, kalifornij, uran)
• Molekule (voda, ozon, plin dušik, saharoza)
• Ioni (Ca²⁺, SO₄^dva-)
• Polimeri in makromolekule (celuloza, hitin, proteini, DNA)
• Mešanice (olje in voda, sol in pesek, zrak)
• Kompleksne oblike (stol, planet, žoga)

Medtem ko so protoni, nevtroni in elektroni gradniki atomov, ti delci sami temeljijo na fermionih. Kvarki in leptoni se običajno ne štejejo za oblike snovi, čeprav ustrezajo določenim definicijam izraza. Na večini ravni je najenostavneje trditi, da je snov sestavljena iz atomov.

Antimaterija je še vedno snov, čeprav delci uničijo običajno snov, ko pridejo v stik drug z drugim. Antimaterija na Zemlji obstaja naravno, čeprav v izjemno majhnih količinah.

Potem obstajajo stvari, ki bodisi nimajo mase ali pa je vsaj nimajo počivalna masa . Stvari, ki niso pomembne, vključujejo:

• Svetloba
• Zvok
• Toplota
• Misli
• Sanje
• Čustva

Fotoni nimajo mase, zato so primer nečesa v fiziki, kar je ne sestavljen iz snovi. Prav tako se ne štejejo za 'predmete' v tradicionalnem smislu, saj ne morejo obstajati v mirujočem stanju.

Faze snovi

Snov je lahko v različnih fazah: trdna, tekoča, plinasta ali plazma. Večina snovi lahko prehaja med temi fazami glede na količino toplote, ki jo material absorbira (ali izgubi). Obstajajo dodatna stanja ali faze snovi, vključno z Bose-Einsteinovimi kondenzati, fermionskimi kondenzati in kvark-gluonsko plazmo.

Snov proti masi

Upoštevajte, da medtem ko zadeva ima maso, masivni predmeti pa vsebujejo snov, pojma vsaj v fiziki nista ravno sinonima. Snov se ne ohranja, medtem ko se masa v zaprtih sistemih ohranja. Po teoriji posebne relativnosti lahko snov v zaprtem sistemu izgine. Masa po drugi strani morda nikoli ni bila ustvarjena ali uničena, čeprav jo je mogoče pretvoriti v energijo. Vsota mase in energije ostaja v zaprtem sistemu konstantna.

V fiziki je eden od načinov za razlikovanje med maso in snovjo opredelitev snovi kot snovi, sestavljene iz delcev, ki kažejo maso mirovanja. Kljub temu v fiziki in kemiji snov kaže dvojnost valov in delcev, zato ima lastnosti tako valov kot delcev.