コア コンセプト
このチュートリアルでは、物質、その歴史についての紹介、物質と質量の違い、および反物質について学びます。
他の記事で取り上げるトピック
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- 保存の法則
- 共同プロパティ
- 相図
- 希ガス
- 平衡定数とは?
- 周期表の読み方
- 陽子、中性子、電子の数を見つける方法
- ブラウン運動
問題の定義
科学では、物質についてさまざまな定義があります。通常、化学において物質とは、質量があり、空間を占有するものです。何かを物質と呼ぶには、少なくとも 1 つの素粒子が必要です。したがって、物質には原子よりも小さいものが含まれている必要があります。陽子、中性子、または電子。したがって、固体、液体、気体、プラズマなど、いくつかの異なる物理的状態になる可能性があります。
固体、液体、気体、プラズマの4つの状態で存在します。原子間の結合の強さが状態を決定します。相転移の間、物質はある状態から別の状態に変化します。たとえば、氷はエネルギーが加えられると水に変わり、そのエネルギーは熱です。熱エネルギーを加え続けると、水が沸騰して蒸気に変わります。さらにエネルギーを加えると、蒸気が成分原子に分解されます。
*質量と重量を混同しないでください。質量とは、オブジェクト内の何かの量です。重量は、物体に作用する重力の尺度です。
物質の例
ペン、鉛筆、ヘアブラシ、コップ一杯の水はすべて物質の例です。これらの物にはそれぞれ質量があり、空間を占有します。生きているものもあれば、生きていないものもあります。例:犬、バクテリア、鳥はすべて質量があり、スペースを占有するため、これらも例です。
物質対質量
物質には質量があり、質量のある物体には物質が含まれていますが、この 2 つの用語を同じ意味で使用することはできないことを覚えておくことが重要です。閉じた系では物質は常に保存されますが、質量は保存されません。特殊相対性理論では、質量は生成も破壊もされませんが、物質は閉鎖系では消滅する可能性があると述べています。
*注:閉鎖系とは、エネルギーの交換は許可されていますが、物質の交換は許可されていないシステムです。閉じたシステムの例は、蓋付きのお茶です。これは、ふたが周囲とのエネルギーの伝達のみを可能にするためです.
反物質とは
反物質は、先ほどお話しした通常の物質と非常によく似ています。唯一の違いは、反物質が反対の電荷を持っていることです。たとえば、反物質中の負に帯電した電子は陽電子として知られています。陽電子は電子と同じ質量を持っていますが、反物質では正の電荷を持っています。中性子は、多くの場合、それ自身の反物質パートナーです。研究者は、ニュートリノがそれ自身の反粒子であるかどうかをまだ決定していません.
反物質の例
奇妙なことに、バナナと人体は反物質の例です。カリウムの同位体であるカリウム 40 を自然に生成するものはすべて、電子の反物質バージョンである陽電子を生成します。体内でのカリウム 40 の生成が健康を脅かすことはありません。
反物質はどのように作られるのか
反物質は非常に現実的です。ビッグバンの副産物として形成されました。反物質は実在しますが、今日の宇宙では非常にまれです。人間は、粒子加速器での高速衝突を使用して反物質を作成しました。反物質を作成する科学者は、水素の双子である反水素を作成しました。反物質も自然に生成されます。反粒子は宇宙全体で散発的に生成されます。物質と反物質が出会うと、互いに打ち消し合い、エネルギーを生み出します。そのため、私たちのような物質が支配する宇宙では、反物質が長期間存続することは困難です。
歴史
ギリシャの科学者たちは、物質について疑問を抱いた最初の人たちでした。彼らは、それをより小さな断片に分割できるかどうか疑問に思いました。最終的に最小の断片になるでしょうか?彼らはこれらの小さな断片を原子と呼びました。アトムという言葉は文字通り「切ることができないもの」を意味します。彼らは、原子が不滅であることに気づきました。彼らはこの理論をさらに掘り下げ、思考や感情は原子でできていると仮定しました。これは真実の拡張にすぎませんが、今日私たちが持っている原子の概念はギリシア人とは異なります.
