Differenza tra materia ed energia

Materia ed energia fanno parte dell'Universo: la la materia dà struttura mentre il l'energia ti dà la capacità di cambiare. Quando l'Universo ebbe origine, 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 della frutta 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 bruciato) riscalda una stanza è energia; la capacità del tavolo di rompere una finestra è energia.

Importa	Energia
Definizione	Ciò che serve come costruzione della natura.	Capacità di svolgere un lavoro.
Costituenti	Atomi, molecole, particelle subatomiche	Non ha
Tipi o forme	Stato solido Stato liquido stato gassoso Plasma	Energia cinetica Energia potenziale
Unità di misura	Misure di massa: grammi, chilogrammi, microgrammi. Misure di volume: litri, metri cubi, millilitri.	Joule Caloria Elettronvolt
Esempi	Acqua, aria, sabbia, pietre, pianeti, computer, carta, piante, animali.	Luce, calore, magnetismo, onde a microonde, elettricità.

Che cosa è la materia?

La materia è tutto ciò che è composto da particelle subatomiche e occupa uno spazio, anche se lo è estremamente piccolo: un elettrone, un protone, un neutrone e tutto ciò che può essere costruito da questi è importa. Ad esempio, un tavolo è composto 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, anche se 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 ciò è ciò che accade quando mettiamo il cibo nel forno a microonde:

• l'acqua all'interno del cibo assorbe l'energia delle onde a microonde;
• l'energia nell'acqua viene trasferita al resto delle molecole del cibo.

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

Legge di conservazione della materia

La legge di conservazione della materia afferma che la materia non si crea né si distrugge ma si trasforma. Ad esempio, quando un pezzo di legno viene bruciato completamente in un sistema chiuso e le ceneri vengono pesate, l'anidride carbonica carbonio e altri composti in 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 massa 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 citare, tra le altre, densità, conducibilità elettrica, punto di fusione o di ebollizione, volatilità e durezza.
• 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 impacchettati che il loro movimento è limitato.
• Liquido: gli atomi e le molecole di un liquido pur essendo raggruppati possono muoversi liberamente.
• Gas: atomi e molecole sono separati tra loro e non hanno restrizioni di movimento.
• Plasma: gli atomi dei gas sono ionizzati. Questo è lo stato della materia per gran parte dell'Universo; lo riceviamo nelle stelle, nei fulmini e nelle aurore.
• Condensato di Bose-Einstein: quando un insieme di atomi è allo zero assoluto (-273 ºC), sono così impaccati 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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Che 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, a una certa quantità di benzina è associata una quantità X di energia chimica. Quando avviamo il veicolo, l'energia della 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 sul tavolo 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 si sposta un pistone dell'auto.
• Ci sono varie fonti di energia, come il sole, il vento e il petrolio.
• Può essere immagazzinata: l'energia chimica viene immagazzinata in 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 ad un corpo rispetto ad un altro corpo di riferimento, ad esempio energia potenziale gravitazionale è l'energia di un corpo rispetto alla sua posizione sulla Terra, più è alta, più energia potenziale possiede.
• Energia cinetica: è l'energia associata al movimento dei corpi, ad esempio quando l'acqua in un fiume fa muovere le rocce ha energia cinetica.
• Energia meccanica: quando un carro è in cima a una montagna russa ha energia potenziale, che si trasforma in energia cinetica quando il carro scende e acquista una certa velocità. In questo caso il carro possiede un'energia meccanica, che è pari 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 sfruttando 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 carica positiva o negativa si muovono siamo in presenza di elettricità o energia elettrica.

Potresti essere interessato a conoscere il diverso Tipi di energia.

Qual è il rapporto tra materia ed energia?

All'inizio del XX secolo, il fisico teorico Albert Einstein (1879-1955) dimostrò 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.c²,

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.

Ricordiamo 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 (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 potential.

Riferimenti

Karam, P.A., Stein, B.P. (2011). Fondamenti scientifici: materia ed energia. Casa Chelsea. New York.