VẤN ĐỀ: NGUỒN GỐC, THUỘC TÍNH, TRẠNG THÁI VÀ VÍ DỤ - KHOA HỌC - 2025

Vấn đề là vật có khối lượng, chiếm một vị trí trong không gian và có thể tương tác hấp dẫn. Toàn bộ vũ trụ được tạo thành từ vật chất, có nguồn gốc chỉ sau Vụ nổ lớn.

Vật chất tồn tại ở bốn trạng thái: rắn, lỏng, khí và plasma. Dạng sau có nhiều điểm tương đồng với khí, nhưng có những đặc điểm riêng biệt, khiến nó trở thành dạng tập hợp thứ tư.

Vật chất được tạo thành từ các nguyên tử. Nguyên tử được tạo thành từ neutron, proton và electron

Thuộc tính của vật chất được chia thành hai loại: chung và đặc điểm. Tướng cho phép người ta phân biệt vật chất với vật không. Ví dụ, khối lượng là một đặc trưng của vật chất, cũng như điện tích, thể tích và nhiệt độ. Những đặc tính này là chung cho bất kỳ chất nào.

Đổi lại, các đặc tính là những thuộc tính cụ thể mà một loại vật chất được phân biệt với một loại vật chất khác. Danh mục này bao gồm mật độ, màu sắc, độ cứng, độ nhớt, độ dẫn điện, điểm nóng chảy, mô đun khả năng nén và nhiều hơn nữa.

Vật chất được làm bằng gì?

Nguyên tử là khối cấu tạo của vật chất. Lần lượt, nguyên tử được tạo thành từ proton, electron và neutron.

Sạc điện

Điện tích là một đặc tính nội tại của các hạt cấu tạo nên vật chất. Các proton mang điện tích dương và electron mang điện tích âm, nơtron thiếu điện tích.

Trong nguyên tử, proton và electron được tìm thấy với số lượng bằng nhau, do đó nguyên tử - và vật chất nói chung - thường ở trạng thái trung tính.

Hình minh họa đại diện cho một nguyên tử. Các proton và neutron có cùng số lượng trong hạt nhân. Các electron ở các mức quỹ đạo khác nhau xung quanh hạt nhân

Nguồn gốc của vật chất

Nguồn gốc của vật chất là trong những khoảnh khắc ban đầu của sự hình thành vũ trụ, giai đoạn mà các nguyên tố nhẹ như heli, liti và đơteri (một đồng vị của hydro) bắt đầu hình thành.

NASA / Nhóm Khoa học WMAP / Nghệ thuật của Dana Berry

Giai đoạn này được gọi là tổng hợp hạt nhân Big Bang, quá trình tạo ra hạt nhân nguyên tử từ các thành phần cấu tạo của chúng: proton và neutron. Một thời gian ngắn sau Vụ nổ lớn, vũ trụ nguội đi và các proton và neutron liên kết với nhau để tạo thành hạt nhân nguyên tử.

Sự hình thành sao và nguồn gốc của các nguyên tố

Sau đó, khi các ngôi sao được hình thành, hạt nhân của chúng tổng hợp các nguyên tố nặng nhất thông qua quá trình tổng hợp hạt nhân. Đây là cách vật chất bình thường bắt nguồn, từ đó tất cả các vật thể đã biết trong vũ trụ được hình thành, bao gồm cả các sinh vật sống.

Tuy nhiên, các nhà khoa học ngày nay tin rằng vũ trụ không hoàn toàn được tạo thành từ vật chất thông thường. Mật độ hiện có của vật chất này không giải thích được nhiều quan sát vũ trụ, chẳng hạn như sự giãn nở của vũ trụ và tốc độ của các ngôi sao trong các thiên hà.

Các ngôi sao di chuyển nhanh hơn so với dự đoán của mật độ vật chất thông thường, đó là lý do tại sao sự tồn tại của một vật chất không nhìn thấy được chịu trách nhiệm được mặc định. Đó là về vật chất tối.

Sự tồn tại của lớp vật chất thứ ba cũng được công nhận, gắn liền với thứ được gọi là năng lượng tối. Hãy nhớ rằng vật chất và năng lượng là tương đương nhau, theo những gì Einstein đã chỉ ra.

Những gì chúng ta sẽ mô tả dưới đây chỉ đề cập đến vật chất thông thường mà chúng ta được tạo ra, có khối lượng và các đặc điểm chung khác và nhiều đặc điểm rất cụ thể, tùy thuộc vào loại vật chất.

Tính của vật chất

- Thuộc tính chung

Các thuộc tính chung của vật chất là chung cho tất cả nó. Ví dụ, một miếng gỗ và một miếng kim loại có khối lượng, chiếm một thể tích và ở một nhiệt độ nhất định.

Khối lượng, trọng lượng và quán tính

Khối lượng và trọng lượng là những thuật ngữ thường bị nhầm lẫn. Tuy nhiên, có một điểm khác biệt cơ bản giữa chúng: khối lượng của một vật là như nhau - trừ khi nó bị mất đi - nhưng trọng lượng của cùng một vật đó có thể thay đổi. Chúng ta biết rằng trọng lượng trên Trái đất và trên Mặt trăng là không giống nhau, vì lực hấp dẫn của Trái đất lớn hơn.

Do đó, khối lượng là một đại lượng vô hướng, còn trọng lượng là vectơ. Điều này có nghĩa là trọng lượng của một vật có độ lớn, hướng và cảm giác, bởi vì nó là lực mà Trái đất - hoặc Mặt trăng hoặc một vật thể thiên văn khác - kéo vật thể về phía trung tâm của nó. Ở đây hướng và giác là "về phía trung tâm", còn độ lớn tương ứng với phần số.

Để biểu thị khối lượng, một số và một đơn vị là đủ. Ví dụ, họ nói về một kg ngô, hoặc một tấn thép. Trong Hệ đơn vị quốc tế (SI), đơn vị cho khối lượng là kilôgam.

Một điều khác mà chúng ta biết chắc, từ kinh nghiệm hàng ngày, đó là việc di chuyển những vật rất lớn sẽ khó hơn những vật nhẹ hơn. Sau này cảm thấy dễ dàng hơn khi thay đổi chuyển động. Đó là một tính chất của vật chất được gọi là quán tính, được đo thông qua khối lượng.

Âm lượng

Vật chất chiếm một khoảng không gian nhất định, không gian này không bị chiếm bởi một số vật chất khác. Do đó, điều này là bất khả xâm phạm, có nghĩa là nó có khả năng chống lại các vật chất khác chiếm cùng một vị trí.

Ví dụ, khi ngâm miếng bọt biển, chất lỏng sẽ nằm trong các lỗ chân lông của miếng bọt biển, mà không chiếm cùng vị trí với nó. Điều này cũng đúng đối với đá nứt nẻ, xốp có chứa dầu.

Nhiệt độ

Các nguyên tử được tổ chức thành các phân tử để tạo ra cấu trúc vật chất, nhưng khi đã đạt được, các hạt này không ở trạng thái cân bằng tĩnh. Ngược lại, chúng có một chuyển động rung đặc trưng, ​​phụ thuộc vào những thứ khác vào vị trí của chúng.

Chuyển động này gắn liền với nội năng của vật chất, được đo thông qua nhiệt độ.

- Tính chất đặc trưng

Chúng rất nhiều và nghiên cứu của chúng góp phần xác định đặc điểm của các tương tác khác nhau mà vật chất có khả năng thiết lập. Một trong những điều quan trọng nhất là tỷ trọng: một ki-lô-gam sắt và một ký gỗ khác có trọng lượng như nhau, nhưng ki-lô-gam sắt chiếm ít thể tích hơn ki-lô-gam gỗ.

Mật độ là tỷ số giữa khối lượng và thể tích mà nó chiếm. Mỗi vật liệu có một mật độ đặc trưng của nó, mặc dù nó không phải là bất biến, vì nhiệt độ và áp suất có thể tạo ra những thay đổi quan trọng.

Một tính chất rất đặc biệt khác là tính đàn hồi. Không phải tất cả các vật liệu đều có hành vi giống nhau khi bị kéo căng hoặc nén. Một số có khả năng chống chịu rất tốt, một số khác dễ bị biến dạng.

Bằng cách này, chúng ta có vô số thuộc tính của vật chất đặc trưng cho hành vi của nó trong vô số tình huống.

Trạng thái của vật liệu

Nước ở trạng thái lỏng, rắn và khí.

Vật chất xuất hiện với chúng ta ở trạng thái tập hợp, tùy thuộc vào lực dính giữa các hạt tạo nên nó. Theo cách này, có bốn trạng thái xảy ra tự nhiên:

-Chất rắn

- Chất lỏng

-Khí ga

-Plasma

Chất rắn

Vật chất ở trạng thái rắn có hình dạng xác định rất rõ ràng, vì các hạt cấu thành có tính kết dính cao. Nó cũng có một phản ứng đàn hồi tốt, vì khi nó bị biến dạng, vật chất ở trạng thái rắn có xu hướng trở lại trạng thái ban đầu.

Chất lỏng

Chất lỏng có hình dạng của vật chứa chứa chúng, nhưng ngay cả như vậy, chúng vẫn có thể tích được xác định rõ ràng, vì các liên kết phân tử, mặc dù linh hoạt hơn trong chất rắn, nhưng vẫn cung cấp đủ liên kết.

Khí

Vật chất ở trạng thái khí có đặc điểm là các hạt cấu thành của nó không liên kết chặt chẽ với nhau. Trên thực tế, chúng có tính linh động rất lớn, và đó là lý do tại sao các chất khí không có hình dạng và giãn nở cho đến khi lấp đầy thể tích của bình chứa chúng.

Ba trạng thái nổi tiếng nhất của vật chất. Josell7

Huyết tương

Plasma là vật chất ở trạng thái khí và cũng bị ion hóa. Trước đây người ta đã đề cập rằng, nói chung, vật chất ở trạng thái trung hòa, nhưng trong trường hợp plasma, một hoặc nhiều electron đã tách khỏi nguyên tử và để lại cho nó một điện tích thuần.

Mặc dù plasma là loại vật chất ít quen thuộc nhất, nhưng sự thật là nó có rất nhiều trong vũ trụ. Ví dụ, plasma tồn tại trong bầu khí quyển bên ngoài của Trái đất, cũng như trong Mặt trời và các ngôi sao khác.

Trong phòng thí nghiệm, có thể tạo ra plasma bằng cách đốt nóng một chất khí cho đến khi các electron tách khỏi nguyên tử, hoặc bằng cách bắn phá chất khí đó bằng bức xạ năng lượng cao.

Ví dụ về vật chất

Những vật thông thường

Mọi vật thể thông thường đều được cấu tạo từ vật chất, như:

• Sách
• Cái ghế
• Một cái bàn
• Gỗ
• Cốc thủy tinh.

Vật chất nguyên tố

Trong vật chất nguyên tố, chúng ta tìm thấy các nguyên tố tạo nên bảng tuần hoàn các nguyên tố, đó là phần nguyên tố nhiều nhất của vật chất. Tất cả các đối tượng tạo nên vật chất có thể được chia nhỏ thành những phần tử nhỏ này.

• Nhôm
• Bari
• Argon
• Boron
• Canxi
• Gali
• Người Ấn Độ.

Chất hữu cơ

Nó là vật chất được tạo ra bởi các sinh vật sống và dựa trên hóa học của cacbon, một nguyên tố nhẹ có thể dễ dàng hình thành liên kết cộng hóa trị. Các hợp chất hữu cơ là những chuỗi phân tử dài có tính linh hoạt cao và cuộc sống sử dụng chúng để thực hiện các chức năng của nó.

Phản vật chất

Nó là một loại vật chất trong đó các electron mang điện tích dương (positron) và proton (phản proton) mang điện âm. Các neutron, mặc dù mang điện tích trung hòa, nhưng cũng có phản hạt của chúng được gọi là phản neutron, được tạo thành từ các phản hạt.

Các hạt phản vật chất có cùng khối lượng với các hạt vật chất và xuất hiện trong tự nhiên. Positron đã được phát hiện trong các tia vũ trụ, bức xạ đến từ ngoài không gian, từ năm 1932. Và các loại phản hạt đã được sản xuất trong các phòng thí nghiệm , thông qua việc sử dụng máy gia tốc hạt nhân.

Một phản nguyên tử nhân tạo thậm chí còn được tạo ra, bao gồm một positron quay quanh một phản proton. Nó không tồn tại lâu, vì phản vật chất tiêu diệt khi có vật chất, tạo ra năng lượng.

Vật chất tối

Vật chất cấu tạo nên Trái đất cũng được tìm thấy trong phần còn lại của vũ trụ. Hạt nhân của các ngôi sao hoạt động giống như những lò phản ứng phân hạch khổng lồ, trong đó các nguyên tử nặng hơn hydro và heli liên tục được tạo ra.

Tuy nhiên, như chúng ta đã nói trước đây, hành vi của vũ trụ cho thấy mật độ cao hơn nhiều so với những gì chúng ta quan sát được. Lời giải thích có thể nằm ở một loại vật chất không thể nhìn thấy, nhưng nó tạo ra các hiệu ứng có thể quan sát được và chuyển thành lực hấp dẫn mạnh hơn mật độ vật chất có thể quan sát được.

Vật chất và năng lượng tối được cho là tạo nên 90% vũ trụ (vật chất tối đóng góp 25% tổng số). Do đó, chỉ có 10% vật chất thông thường và phần còn lại là năng lượng tối, sẽ được phân bổ đồng nhất trong toàn vũ trụ.

Người giới thiệu

1. Hóa học Libretexts. Tính chất vật lý và hóa học của vật chất. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org.
2. Hewitt, Paul. 2012. Khoa học Vật lý Khái niệm. ngày 5. Ed. Pearson.
3. Kirkpatrick, L. 2010. Vật lý: Một thế giới quan khái niệm. thứ 7. Phiên bản. Cengage.
4. Ti Pháo binh, B. 2013. Tích hợp Khoa học. 6th. Phiên bản. Đồi MacGraw.
5. Wikipedia. Vấn đề. Được khôi phục từ: es.wikipedia.org.
6. Wilczec, F. Nguồn gốc của Thánh lễ. Khôi phục từ: web.mit.edu.