válassza ki a szöveg szintjét:
Az anyag alkotja mindazt, ami látható az ismert univerzumban, a porta-biliktől a szupernóvákig. És mivel az anyag soha nem jön létre vagy pusztul el, körbejárja a világunkat. Azok az atomok, amelyek egy dinoszauruszban voltak több millió évvel ezelőtt—és egy csillagban több milliárd évvel azelőtt -, ma talán bennetek vannak.
Az anyag bármi, aminek tömege van és helyet foglal el. Magában foglalja a molekulákat, atomokat, alapvető részecskéket és minden olyan anyagot, amelyet ezek a részecskék alkotnak. Az anyag fizikai és kémiai változások révén megváltoztathatja a formát, de ezen változások bármelyike révén az anyag konzerválódik. Ugyanannyi anyag létezik a változás előtt és után—egyik sem jön létre vagy pusztul el. Ezt a fogalmat a tömegmegőrzés törvényének nevezik.
fizikai változás esetén az anyag fizikai tulajdonságai megváltozhatnak, de kémiai összetétele nem. A víz például két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll. A víz az egyetlen ismert anyag a Földön, amely természetes módon három állapotban létezik: szilárd, folyékony és gáz. Ezen állapotok közötti változáshoz a víznek fizikai változásokon kell átesnie. Amikor a víz lefagy, kemény és kevésbé sűrű lesz, de kémiailag még mindig ugyanaz. Ugyanannyi vízmolekula van jelen a változás előtt és után, és a víz kémiai tulajdonságai állandóak maradnak.a víz képződéséhez azonban a hidrogén-és oxigénatomoknak kémiai változásokon kell átesniük. Ahhoz, hogy egy kémiai változás bekövetkezzen, az atomoknak meg kell szakítaniuk a kötéseket és/vagy kötéseket kell alkotniuk. Az atomkötések hozzáadása vagy kivonása megváltoztatja az érintett anyagok kémiai tulajdonságait. Mind a hidrogén, mind az oxigén kétatomos—természetesen kötött párokként léteznek (H2, illetve O2). Megfelelő körülmények között és elegendő energiával ezek a kétatomi kötések megszakadnak, és az atomok összekapcsolódnak, hogy H2O (víz) képződjenek. A vegyészek ezt a kémiai reakciót a következőképpen írják le:
2H2 + O2 ++ 2H2O
Ez az egyenlet azt mondja, hogy két molekula hidrogén és egy molekula oxigén szükséges ahhoz, hogy két molekula vizet képezzen. Figyeljük meg, hogy az egyenlet mindkét oldalán azonos számú hidrogénatom és oxigénatom van. A kémiai változásokban, csakúgy, mint a fizikai változásokban, az anyag konzerválódik. A különbség ebben az esetben az, hogy a változás előtti és utáni anyagok különböző fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. A hidrogén és az oxigén normál hőmérsékleten és nyomáson gáz, míg a víz színtelen, szagtalan folyadék.
az ökoszisztémákban sok kémiai és fizikai változás történik egyszerre, és az anyag mindegyikben konzerválódik—kivétel nélkül. Vegyünk egy kanyonon átfolyó patakot – hány kémiai és fizikai változás történik egy adott pillanatban?
először nézzük meg a vizet. Sok kanyon patak esetében a víz magasabb magasságokból származik, és hó formájában származik. Természetesen nem itt kezdődött a víz—az egész világon kerékpározik, mióta a földnek először volt vize. De a kanyon-patak összefüggésében a hegyekben hóként kezdődött. A hónak fizikai változáson kell átesnie-olvadás—, hogy csatlakozzon a patakhoz. Amint a folyékony víz átfolyik a kanyonon, elpárologhat (egy másik fizikai változás) vízgőzré. A víz nagyon világos példát ad arra, hogy az anyag hogyan körbejárja a világunkat, gyakran változó formában, de soha nem tűnik el.
Ezután vegye figyelembe a patakban és a patak mentén élő növényeket és algákat. A fotoszintézisnek nevezett folyamat során ezek az organizmusok a nap fényenergiáját cukrokban tárolt kémiai energiává alakítják. A fényenergia azonban nem hozza létre azokat az atomokat, amelyek ezeket a cukrokat alkotják—ami megsértené a Tömegmegmaradás törvényét—egyszerűen energiát biztosít egy kémiai változáshoz. Az atomok a levegőben lévő szén-dioxidból, a talajban lévő vízből származnak. A fényenergia lehetővé teszi, hogy ezek a kötések megszakadjanak és megreformálódjanak, hogy cukrot és oxigént termeljenek, amint azt a fotoszintézis kémiai egyenlete mutatja:
6co2 + 6H2O + fény C6H12O6 (cukor)+ 6o2
Ez az egyenlet azt mondja, hogy hat szén-dioxid-molekula hat vízmolekulával kombinálva egy cukormolekulát és hat oxigénmolekulát képez. Ha összeadnánk az összes szén -, hidrogén-és oxigénatomot az egyenlet mindkét oldalán, az összegek egyenlőek lennének; az anyag konzerválódik ebben a kémiai változásban.
amikor a patakban és környékén élő állatok megeszik ezeket a növényeket, testük a tárolt kémiai energiát felhasználja sejtjeik táplálására és mozgására. A táplálékban lévő tápanyagokat arra használják, hogy növekedjenek és megjavítsák testüket—az új sejtek atomjainak valahonnan származniuk kell. Minden étel, amely belép az állat testébe, vagy el kell hagynia a testét, vagy annak részévé kell válnia; egyetlen atom sem pusztul el vagy keletkezik.
Az anyag a kőzetciklus fizikai és kémiai változásai során is konzerválódik. Ahogy egy patak mélyebbre vág egy kanyonba, a kanyon padlójának sziklái nem tűnnek el. A patak erodálja őket, és kis darabokban, úgynevezett üledékekben viszik el őket. Ezek az üledékek a patak végén egy tó vagy tó alján telepedhetnek le, idővel rétegekben felépülve. Minden további réteg súlya tömöríti az alatta lévő rétegeket, végül annyi nyomást adva, hogy új üledékes kőzet képződik. Ez fizikai változás a kőzet számára, de megfelelő körülmények között a kőzet kémiailag is megváltozhat. Mindkét esetben a kőzetben lévő anyag megmarad.
a lényeg: az anyag sokféle formában körbejárja az univerzumot. Bármilyen fizikai vagy kémiai változás esetén az anyag nem jelenik meg vagy tűnik el. A csillagokban létrehozott atomok (nagyon-nagyon régen) alkotják a Föld minden élő és nem élő dologját—még téged is. Lehetetlen tudni, milyen messzire és milyen formákon keresztül utaztak az atomjaid, hogy létrehozzanak téged. És lehetetlen tudni, hogy hol fognak legközelebb végezni.
ez nem az anyag teljes története, hanem a látható anyag története. A tudósok megtudták, hogy az univerzum tömegének körülbelül 25 százaléka sötét anyagból áll—olyan anyagból, amely nem látható, de gravitációs hatásai révén kimutatható. A sötét anyag pontos természetét még meg kell határozni. Az univerzum további 70 százaléka egy még titokzatosabb összetevő, az úgynevezett sötét energia, amely ellentétes a gravitációval. Tehát a” normális ” anyag az univerzum legfeljebb öt százalékát teszi ki.