La materia.
La materia è tutto ciò che ci circonda e che occupa
spazio. Tutti gli oggetti che usiamo sono fatti di
materia, ma anche i pianeti, l’aria che respiriamo ecc..
Le principali proprietà della materia sono il volume, la
massa e il peso. Il volume è la quantità di spazio
occupato da un corpo, la massa è la quantità di materia
di un corpo, il peso, invece, è il prodotto tra la massa e
della forza di gravità. Gli atomi e le molecole formano
tutte la materia che ci circonda. L’atomo è la parte più
piccola della materia, esso è formato da neutroni,
protoni ed elettroni. Gli elettroni hanno carica elettrica
negativa, i protoni hanno carica elettrica positiva e i
neutroni hanno carica elettrica nulla. Le molecole sono
particelle formate dall’unione di due o più atomi. Le
particelle subatomiche sono tutte le particelle che
costituiscono gli atomi, le quali possono essere
elementari o composte. Un elemento è una sostanza pura
che non può essere scomposta in altre sostanze più
semplici e non può essere ottenuta per unione di altre
sostanze. I composti sono sostanze formate da atomi
diversi, combinati in rapporto determinati.
Gli stati di aggregazione della materia sono tre:
-solido
-liquido
-aeriforme (gassoso)
Le proprietà di cui gode una sostanza alle diverse
temperature, dipendono dall’energia e dalla forza che
agiscono sugli atomi e tra le molecole.
1° STATO DI AGGREGAZIONE ,
STATO SOLIDO.
I corpi allo stato solido hanno molecole poste a distanza più o
meno regolari e legate tra loro da forze di coesioni forti
perché le particelle che compongono il corpo son molto
vicine l’un alle altre, sono in grado di compiere piccole
oscillazioni in funzione della temperatura, ma non possono
allontanarsi; perciò i solidi hanno forma e volume propri.
2° STATO DI AGGREGAZIONE,
STATO LIQUIDO.
I corpi allo stato liquido hanno molecole disposte in modo
irregolare e le forze di coesione è più debole perché le
particelle, che compongono il corpo, sono più distanti l’una
dalle altre e d conseguenza la loro forza di coesione
diminuisce rispetto a quella dei solidi; per cui le molecole si
possono muovere le une sulle altre, non hanno una forma
propria ma assumono quella del recipiente che li contiene.
3°STATO DI AGGREGAZIONE,
STATO AERIFORME.
I corpi allo stato aeriforme (gassoso) non anno nessuna forza di
coesione perché le molecole sono molto distanti tra loro,
disposte alla rinfusa e in continuo movimento. Per cui i corpi
allo stato gassoso avendo le molecole che si muovono
liberamente senza nessun legame tra loro, non hanno né
forma e né volume.
MATERIA OSCURA.
La materia oscura è composta da particelle che non assorbono,
non emettono e non riflettono la radiazione quindi non
possono essere osservate attentamente.
La materia oscura ha due caratteristiche principali: la prima è che
non si vede; la seconda è che contiene la forza di gravità.
All’inizio venne chiamata nana mancante, ma poi capirono che
non era la nana a mancare ma la luce. Si trova nelle galassie, e si
è formata con l’esplosione del Big Bang. Osservando le stelle, le
galassie e le ammassi di galassie si pensa che l’universo abbia
più massa di quella visibile; nasce il problema della materia
oscura. La sua presenza è dedotta dagli effetti gravitazionali
indotta sulla materia luminosa circostante.
La materia oscura occupa circa il 25% dell’Universo, il 70% è
occupato dall’energia oscura, un’energia sconosciuta, per
questo chiamata oscura che agisce sull’Universo in forma
antigravitazionale facendolo espandere in modo accelerato
contrastando lo spazio e contrarsi su se stesso.
A questa energia oscura si somma la materia oscura i cui effetti
sono fondamentali per studiare le proprietà dell’Universo.
MATERIA STRANA.
La materia strana è uno stato molto denso della materia. Si
produce quando i neutroni raggiungono una pressione alta. Si
trovano nelle stelle a neutroni che diventeranno buchi neri.
È stato ipotizzato che quando sottoponi a una pressione
sufficiente i singoli neutroni che li costituiscono formano la
materia strana.
A questo stadio la stella viene chiamata stella strana o stella di
quark. Essa si colloca tra le stelle a neutroni e i buchi neri sia
in termini di massa che di densità, in particolare se si aggiunge
quantità sufficiente di materia alla stella strana diventa buco
nero.
4° STATO DI AGGREGAZIONE,
IL PLASMA.
Il plasma rappresenta il quarto stato della materia, composto da
elettroni liberi e ioni (in pratica quando un atomo cede
acquista uno o più elettroni, si trasforma in uno ione) .
Il 99% del’universo visibile è costituito da plasma, per farsi che si
formi è necessario strappare elettroni agli atomi attraverso
energia termica, elettrica, luce ultravioletta affinché una
sostanza si ionizzi, occorre che l’energia cinetica delle
particelle che si urtano deve essere superiore all’energia di
legame dell’elettrone più labile nell’atomo o nella molecole.
In effetti, sembra un qualcosa di innaturale, ma noi sappiamo
che la maggior parte della materia che costituisce l’universo
visibile è quello stato ionizzato: la materia che costituisce le
stelle calde, i gas interstellare …
Lo studio del plasma rileva che il suo uso, come conduttore
elettrico, è reso possibile dalla presenza in esso di elettroni
liberi, i quali, se sottoposti ad un campo elettrico, sviluppano
appunto correte elettrica.
CONDENSATO DI BOSE-EINSTEIN.
Il condensato di Bose-Einstein è uno stato della materia che si
ottiene quando i bosoni (particelle) arrivano allo zero
assoluto, e quindi si comportano tutte allo stesso modo. Lo
zero assoluto è la temperatura più bassa che si possa
ottenere.
Il primo condensato fu ottenuto mediante il raffreddamento al
laser.
A differenza della condensazione fisica relativa al passaggio da
vapore al liquido, quello di Bose-Einstein è un fenomeno che
nasce dall’indistinguibilità delle particelle bosoniche che è più
evidente quando la temperatura è bassa
CONCLUSIONE.
Gli stati di aggregazione sono stati un argomento molto
interessante nonché affascinante; pensare che l’acqua può
presentarsi i tre modi (solido, liquido, aeriforme) l’idea mi
incuriosisce e mi spinge sempre di più ad affacciarmi al
mondo della scienza per conoscere a fondo tutto quello che
c’è da sapere su ciò che ci circonda.
Lo stato di aggregazione della materia dipende da due fattori: la
temperatura e la pressione.
All’interno di questi stati è possibile assistere a dei passaggi di
stato, che possiamo così sintetizzare:
-
Fusione ovvero passaggio dello stato solido a quello liquido,
la temperatura alla quale avviene il cambiamento di stato è
detto punto di fusione. Ogni sostanza ha un punto di fusione.
– Solidificazione ovvero il passaggio dallo stato liquido a
quello solido, in questa fase la materia libera calore
nell’ambiente circostante.
-
-Vaporizzazione ovvero il passaggio dallo stato liquido a
quello aeriforme. Affinché tale fenomeno si manifesti è
necessario fornire calore al liquido. La vaporizzazione può
avvenire secondo due modalità:
-
evaporazione, la quale è un processo superficiale che consiste
nel progressivo distacco di particelle dalla superficie del
liquido e avviene in tutto l’intervallo compreso tra il punto di
fusione e l’ebollizione
-
ebollizione è la trasformazione diretta di un materiale dallo
stato liquido a quello gassoso che si verifica nel punto di
ebollizione il cui valore dipende dalla pressione ambientale
alla quale si fa avvenire il processo.
-
- Condensazione che prevede il passaggio dallo stato
aeriforme a quello liquido. Ciò avviene in seguito al
raffreddamento di un corpo che fa diminuire l’agitazione delle
molecole, che possono così definire legami più stretti. Se la
sostanza è un gas, per essere trasformata in liquido viene
sottoposta a un abbassamento della temperatura a pressioni
molto elevate,questo passaggio si chiama liquefazione.
Esistono poi due particolari tipi di passaggi di stato: la
sublimazione e il brinamento.
-
La sublimazione consiste nel passaggio dallo stato solido allo
stato aeriforme senza passare dallo stato liquido; affinché
questo fenomeno si verifichi bisogna fornire alla materia
calore.
-
Viceversa, il passaggio dallo stato aeriforme allo stato solido
senza passare per per quello liquido si chiama brinamento e
si verifica quando il materiale cede il calore
Durante il cambiamento di stato la temperatura resta costante
fino a che la sostanza si è trasformata. L’unica sostanza
presente in natura sotto i tre diversi stati di aggregazione è
l’acqua.
La materia comprende altri stati di aggregazione:
-Lo stato superfluido: il suo l'elio raggiunge a bassissime
temperature. La transizione a superfluido avviene nei liquidi
quantistici al di sotto di una certa temperatura critica.
-
Lo stato supercritico: che esso si trova in condizioni che la
temperatura è superiore alla temperatura critica e la
pressione superiore alla pressione critica.
-
- super solido: che gli atomi hanno raggiunto lo
stato quantico di minima energia e gli atomi riescono a
scorrere tra di loro con viscosità nulla. Questo particolare
stato della materia è predetto per basse temperature.
-
- colloide: è una particolare miscela in cui una sostanza si
trova in uno stato finemente disperso, intermedio tra
la soluzione omogenea e la dispersione eterogenea.
-
Il neutronio: è un termine poco usato che indica uno stato
estremamente denso della materia, che si sviluppa in
condizioni di pressione molto elevata, scoperto all'interno
delle stelle di neutroni ed attualmente ancora non ben
conosciuto.
-
materia fortemente simmetrica
-
materia fortemente asimmetrica.
-
Condensato chirale: è un parametro della rottura
della simmetria chirale in una teoria in cui i fermioni sono
privi di massa.
-
La materia degenere è un particolare stato della materia,
caratterizzato da una densità estremamente elevata, tanto
che il maggior contributo alla sua pressione è dato dal
Principio di esclusione di Pauli.
I cristalli liquidi sono una classe di composti organici con
particolari proprietà liquido-cristalline, scoperte nel 1888 dal
botanico austriaco Friedrich Reinitzer.