La materia es la «materia» que compone el universo — todo lo que ocupa espacio y tiene masa es materia.
toda la materia se compone de átomos, que a su vez se componen de protones, neutrones y electrones.
Los átomos se unen para formar moléculas, que son los bloques de construcción para todo tipo de materia, según la Universidad Estatal de Washington. Tanto los átomos como las moléculas se mantienen unidos por una forma de energía potencial llamada energía química., A diferencia de la energía cinética, que es la energía de un objeto en movimiento, la energía potencial es la energía almacenada en un objeto.
las cinco fases de la materia
Hay cuatro estados naturales de la materia: sólidos, líquidos, gases y plasma. El quinto estado son los condensados de Bose-Einstein hechos por el hombre.
sólidos
en un sólido, las partículas se empaquetan juntas para que no se muevan mucho. Los electrones de cada átomo están constantemente en movimiento, por lo que los átomos tienen una pequeña vibración, pero están fijos en su posición., Debido a esto, las partículas en un sólido tienen muy baja energía cinética.
Los sólidos tienen una forma definida, así como la masa y el volumen, y no se ajustan a la forma del recipiente en el que se colocan. Los sólidos también tienen una alta densidad, lo que significa que las partículas están muy juntas.
líquidos
en un líquido, las partículas están más sueltas que en un sólido y son capaces de fluir entre sí, dando al líquido una forma indefinida. Por lo tanto, el líquido se ajustará a la forma de su recipiente.,
Al igual que los sólidos, los líquidos (la mayoría de los cuales tienen una densidad más baja que los sólidos) son increíblemente difíciles de comprimir.
Gases
en un gas, las partículas tienen una gran cantidad de espacio entre ellas y tienen una alta energía cinética. Un gas no tiene forma o volumen definido. Si no está confinado, las partículas de un gas se extenderán indefinidamente; si está confinado, el gas se expandirá para llenar su contenedor. Cuando un gas se somete a presión reduciendo el volumen del contenedor, el espacio entre las partículas se reduce y el gas se comprime.,
Plasma
el Plasma no es un estado de la materia aquí en la Tierra, pero puede ser el más común de estado de la materia en el universo, según el Jefferson Laboratorio. Las estrellas son esencialmente bolas de plasma sobrecalentado.
el Plasma consiste en partículas altamente cargadas con energía cinética extremadamente alta. Los gases nobles (helio, neón, argón, criptón, xenón y radón) se utilizan a menudo para hacer signos brillantes mediante el uso de electricidad para ionizarlos al estado de plasma.,
condensado de Bose-Einstein
el condensado de Bose-Einstein (BEC) fue creado por científicos en 1995. Usando una combinación de láseres e imanes, Eric Cornell y Carl Weiman, científicos del Joint Institute for Lab Astrophysics (Jila) en Boulder, Colorado, enfriaron una muestra de rubidio a unos pocos grados de cero absoluto. A esta temperatura extremadamente baja, el movimiento molecular está muy cerca de detenerse. Dado que casi no hay energía cinética transferida de un átomo a otro, los átomos comienzan a agruparse., Ya no hay miles de átomos separados, solo un «súper átomo».»
A BEC se utiliza para estudiar la mecánica cuántica a nivel macroscópico. La luz parece ralentizarse a medida que pasa a través de un BEC, lo que permite a los científicos estudiar la paradoja partícula/onda. Un BEC también tiene muchas de las propiedades de un superfluido, o un fluido que fluye sin fricción. Los BECs también se utilizan para simular las condiciones que podrían existir en los agujeros negros.
pasar por una fase
Agregar o eliminar energía de la materia causa un cambio físico a medida que la materia se mueve de un estado a otro., Por ejemplo, agregar energía térmica (calor) al agua líquida hace que se convierta en vapor o vapor (un gas). Y la eliminación de energía del agua líquida hace que se convierta en hielo (un sólido). Los cambios físicos también pueden ser causados por el movimiento y la presión.
de Fusión y de congelación
Cuando se aplica calor a un sólido, las partículas comienzan a vibrar más rápido y se alejan entre sí. Cuando la sustancia alcanza una cierta combinación de temperatura y presión, su punto de fusión, el sólido comenzará a derretirse y se convertirá en un líquido.,
Cuando dos estados de la materia, como el sólido y el líquido, están a la temperatura y presión de equilibrio, el calor adicional agregado al sistema no hará que la temperatura total de la sustancia aumente hasta que toda la muestra alcance el mismo estado físico. Por ejemplo, cuando pones hielo en un vaso de agua y lo dejas a temperatura ambiente, el hielo y el agua eventualmente llegarán a la misma temperatura. A medida que el hielo se derrite por el calor proveniente del agua, permanecerá a cero grados centígrados hasta que todo el cubo de hielo se derrita antes de Continuar calentándose.,
cuando se elimina el calor de un líquido, sus partículas se ralentizan y comienzan a asentarse en un lugar dentro de la sustancia. Cuando la sustancia alcanza una temperatura lo suficientemente fría a una cierta presión, el punto de congelación, el líquido se convierte en un sólido.
La mayoría de los líquidos se contraen a medida que se congelan. El agua, sin embargo, se expande cuando se congela en hielo, haciendo que las moléculas se separen más y disminuyan la densidad, por lo que el hielo flota sobre el agua.
La adición de sustancias adicionales, como la sal en el agua, puede alterar los puntos de fusión y congelación., Por ejemplo, agregar sal a la nieve disminuirá la temperatura que el agua congela en las carreteras, lo que lo hace más seguro para los conductores.
también hay un punto, conocido como el punto triple, donde los sólidos, líquidos y gases existen simultáneamente. El agua, por ejemplo, existe en los tres estados a una temperatura de 273.16 Kelvin y una presión de 611.2 pascales.
sublimación
Cuando un sólido se convierte directamente en un gas sin pasar por una fase líquida, el proceso se conoce como sublimación., Esto puede ocurrir cuando la temperatura de la muestra aumenta rápidamente más allá del punto de ebullición (vaporización instantánea) o cuando una sustancia se «liofiliza» enfriándola en condiciones de vacío para que el agua de la sustancia se someta a sublimación y se elimine de la muestra. Algunas sustancias volátiles se someten a sublimación a temperatura y presión ambiente, como el dióxido de carbono congelado o el hielo seco.
vaporización
la vaporización es la conversión de un líquido a un gas y puede ocurrir a través de la evaporación o la ebullición.,
debido a que las partículas de un líquido están en movimiento constante, con frecuencia chocan entre sí. Cada colisión también causa que se transfiera energía, y cuando se transfiere suficiente energía a las partículas cercanas a la superficie, pueden ser eliminadas completamente de la muestra como partículas de gas libres. Los líquidos se enfrían a medida que se evaporan porque la energía transferida a las moléculas de la superficie, que causa su escape, se deja llevar por ellos.
el líquido hierve cuando se agrega suficiente calor a un líquido para hacer que se formen burbujas de vapor debajo de la superficie., Este punto de ebullición es la temperatura y la presión a la que un líquido se convierte en gas.
condensación y deposición
la condensación ocurre cuando un gas pierde energía y se une para formar un líquido. Por ejemplo, el vapor de agua se condensa en agua líquida.
La deposición se produce cuando un gas se transforma directamente en un sólido, sin pasar por la fase líquida. El vapor de agua se convierte en hielo o escarcha cuando el aire que toca un sólido, como una brizna de hierba, es más frío que el resto del aire.,
recursos Adicionales:
- Reloj: Creación de Bose-Einstein de condensado, del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología.
- aprenda de dónde viene la materia en el universo, de la Universidad de Cornell pregunte a un astrónomo.
- Leer más sobre materia, elementos y átomos, de la Academia Khan.
este artículo fue actualizado el Ago. 21, 2019, por Rachel Ross, colaboradora de Live Science.