Materia Y Energia

LA MATERIA

El término materia tradicionalmente se refiere a la substancia de la que todos los objetos están hechos. Sin embargo, el uso moderno del término va más allá de la noción clásica de substancia, y los físicos denominan materia a cualquier entidad cuya presencia en una cierta región del espacio-tiempo conlleva que el tensor energía-momento para dicha región es diferente de cero. Así tanto la materia fermiónica, como los fotones y otras formas materia bosónica son consideradas materia.

Fases de la materia:

La materia puede existir en varias formas o estados de agregación diferentes, conocidos como fases , dependiendo del volumen y de la presión y temperatura ambiente. Una fase es una forma de materia que tiene una composición química y unas propiedades físicas relativamente uniformes (tales como densidad, calor específico, índice de refracción, etc.). Estas fases incluyen las tres familiares (sólidos, líquidos, y gases), así como otros estados más exóticos de la materia (comoplasmas, superfluidos, supersólidos, condensados de Bose-Einstein,...). Un fluido puede ser un líquido, gas o plasma. También hay fases paramagnéticas y ferromagnéticas de materiales magnéticos. Cuando las condiciones físicas cambian, la materia puede cambiar de una fase a otra. Estos fenómenos se denominan transiciones de fase, y se estudian en el campo de la termodinámica. En los nanomateriales, el amplio incremento del área superficial respecto al volumen hace que la materia pueda presentar propiedades totalmente diferentes de las del material macroscópico, y que no será bien descrito por cualquiera de las fases a nivel macroscópico (ver nanomateriales para más detalles). Las fases son a veces llamadas “estados de la materia”, pero este término puede conducir a confusión con los estados termodinámicos. Por ejemplo, dos gases mantenidos a presiones diferentes están en diferente “estados termodinámicos” (diferentes presiones), pero en la misma “fase” (ambos son gases).

 Solidos:

Los sólidos se caracterizan por una tendencia a mantener su integridad estructural; si se dejan por su propia cuenta, no se extienden de la misma manera que los gases o los líquidos, en otras palabras la fuerza de cohesión son mayores que las de repulsión. Muchos sólidos, como las rocas y el hormigón, tienen una gran dureza y rigidez y tienden a romperse o transformarse (la materia no se destruye ni se crea solo se trasforma) al ser sometidos a diversas formas de esfuerzos, pero otros, como el acero y el papel son más flexibles y se doblan. Los sólidos a menudo están compuestos de cristales, vidrios, o moléculas de cadena larga (por ejemplo, goma de borrar y papel). Algunos sólidos son amorfos como los vidrios de ventana. Un ejemplo sólido es la forma sólida del agua, “hielo”.

 Líquidos:

En un líquido, los componentes se tocan frecuentemente, pero son capaces de moverse entre sí. Así, a diferencia del gas, el líquido tiene cohesión y viscosidad. En comparación con un sólido, las fuerzas que mantienen juntos las partículas constituyentes son más débiles, y no hay rigidez, pero se adapta de una forma decidida a su contenedor. Los líquidos son difíciles de comprimir. Un ejemplo común es el “agua”.

 Gas

Un gas es un estado de agregación, sin cohesión, un vapor. Así, un gas no opone resistencia a los cambios de forma (más allá de la inercia de sus constituyentes, que se golpean entre sí). La distancia entre las partículas constituyentes es variable, determinada, por ejemplo, por el tamaño del contenedor y el número de partículas, y no por fuerzas internas. Un ejemplo es la forma de vapor del agua, “vapor”.

 Plasma:

El plasma es el cuarto estado de la materia consistente en una mezcla neutra de electrones, iones y átomos neutros El plasma presenta un comportamiento peculiar de largo alcance fuerzas de Coulomb ya que las partículas se mueven en campos electromagnéticos generados por cuenta propia y debido a sus propios movimientos. El sol y las estrellas son plasmas, así como la ionosfera de la Tierra, y los plasmas se producen en anuncios de neón. Los plasmas de iones de deuterio y tritio se utilizan en reacciones de fusión El término “plasma” se aplicó por primera vez por Lewi Tonks y Irving Langmuir en 1929, a las regiones interiores de un gas ionizado brillante producido por descarga eléctrica en un tubo.

Propiedades intensivas y extensivas de la materia:

En física y química, las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o del

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