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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.

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1 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.

2 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.

3 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.

4 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.

5 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.

6 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.

7 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.

8 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

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10 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.

11 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.

12 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.

13 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.

14 I cristalli liquidi sono una classe di composti organici con particolari proprietà liquido-cristalline, scoperte nel 1888 dal botanico austriaco Friedrich Reinitzer.


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