Pengertian Materi Secara Lengkap
Dalam fisika klasik yang diamati
dalam kehidupan sehari-hari, materi adalah substansi yang memiliki massa dan
membutuhkan ruang dengan memiliki volume. Semua benda sehari-hari yang dapat kita sentuh
pada akhirnya terdiri dari atom-atom, yang terdiri dari partikel subatomik yang
berinteraksi, dan dalam penggunaan sehari-hari serta ilmiah, "materi"
umumnya termasuk atom dan apa pun yang terdiri dari ini, dan setiap partikel
(atau kombinasi partikel) yang bertindak seolah-olah mereka memiliki massa dan
volume istirahat. Namun itu tidak termasuk partikel bermassa seperti foton,
atau fenomena energi lainnya atau gelombang seperti cahaya atau suara. Materi
ada di berbagai negara (juga dikenal sebagai fase). Ini termasuk fase klasik
sehari-hari seperti padat, cair, dan gas - misalnya air ada seperti es, air
cair, dan uap gas - tetapi keadaan lainnya mungkin, termasuk plasma,
Bose-Einstein kondensat, kondensat fermion, dan plasma quark-gluon .
Biasanya atom dapat dibayangkan
sebagai inti dari proton dan neutron, dan "awan" yang mengelilingi
elektron yang mengorbit yang "mengambil ruang". Namun ini hanya agak
benar, karena partikel subatomik dan sifat mereka diatur oleh sifat kuantum
mereka, yang berarti mereka tidak bertindak sebagai objek sehari-hari muncul
untuk bertindak - mereka dapat bertindak seperti gelombang serta partikel dan
mereka tidak memiliki definisi yang jelas. ukuran atau posisi. Dalam Model Standar
fisika partikel, materi bukanlah konsep dasar karena unsur dasar atom adalah
entitas kuantum yang tidak memiliki "ukuran" atau "volume"
yang melekat dalam arti kata sehari-hari. Karena prinsip pengecualian dan
interaksi mendasar lainnya, beberapa "partikel titik" yang dikenal
sebagai fermion (quark, lepton), dan banyak komposit dan atom, secara efektif
dipaksa untuk menjaga jarak dari partikel lain dalam kondisi sehari-hari; ini
menciptakan sifat materi yang tampak bagi kita sebagai materi yang menghabiskan
ruang.
Pelajari Juga :
Untuk sebagian besar sejarah
ilmu-ilmu alam orang telah merenungkan sifat materi yang tepat. Gagasan bahwa
materi dibangun dari blok bangunan diskrit, yang disebut partikel teori materi,
pertama kali dikemukakan oleh filsuf Yunani Leucippus (~ 490 SM) dan Democritus
(~ 470–380 SM).
Perbandingan dengan massa
Materi tidak harus bingung dengan
massa, karena keduanya tidak sama dalam fisika modern. Materi adalah istilah umum yang menjelaskan
'substansi fisik' apa pun. Sebaliknya, massa bukanlah suatu substansi melainkan
suatu sifat kuantitatif materi dan zat atau sistem lain; berbagai jenis massa didefinisikan
dalam fisika - termasuk tetapi tidak terbatas pada massa istirahat, massa
inersia, massa relativistik, massa-energi.
Meskipun ada pandangan berbeda
tentang apa yang harus dianggap penting, massa suatu zat memiliki definisi
ilmiah yang pasti. Perbedaan lain adalah bahwa materi memiliki
"lawan" yang disebut antimateri, tetapi massa tidak memiliki lawan —
tidak ada yang disebut massa "anti massa" atau negatif, sejauh yang
diketahui, meskipun para ilmuwan membahas konsep tersebut. Antimateri memiliki
properti massa yang sama (yaitu positif) sebagai mitra materi normalnya.
Berbagai bidang ilmu menggunakan
istilah materi dengan cara yang berbeda, dan kadang-kadang tidak kompatibel.
Beberapa cara ini didasarkan pada makna historis yang longgar, dari saat ketika
tidak ada alasan untuk membedakan massa hanya dari kuantitas materi. Dengan
demikian, tidak ada satu makna ilmiah yang disepakati secara universal dari
kata "materi". Secara ilmiah, istilah "massa" didefinisikan
dengan baik, tetapi "materi" dapat didefinisikan dalam beberapa cara.
Kadang-kadang di bidang fisika "materi" hanya disamakan dengan
partikel yang menunjukkan massa istirahat (yaitu, yang tidak dapat melakukan
perjalanan dengan kecepatan cahaya), seperti quark dan lepton. Namun, baik
dalam fisika dan kimia, materi menunjukkan sifat mirip gelombang dan mirip
partikel, yang disebut gelombang-partikel dualitas.
Pengertian Materi Berdasarkan atom
Definisi "materi"
berdasarkan struktur fisik dan kimianya adalah: materi terdiri dari atom. Materi atom semacam itu terkadang juga
disebut materi biasa. Sebagai contoh, molekul asam deoksiribonukleat (DNA)
adalah materi di bawah definisi ini karena terbuat dari atom. Definisi ini
dapat diperluas untuk mencakup atom dan molekul bermuatan, sehingga termasuk
plasma (gas ion) dan elektrolit (larutan ionik), yang tidak jelas termasuk
dalam definisi atom. Sebagai alternatif, seseorang dapat mengadopsi definisi
proton, neutron, dan elektron.
Pengertian Materi Berdasarkan proton, neutron, dan
elektron
Definisi "materi" lebih
halus daripada definisi atom dan molekul adalah: materi terbuat dari atom dan
molekul apa yang terbuat, yang berarti apa pun yang terbuat dari proton
bermuatan positif, neutron netral, dan elektron bermuatan negatif. Definisi ini melampaui atom dan molekul,
bagaimanapun, untuk memasukkan zat yang terbuat dari blok-blok bangunan yang
tidak hanya atom atau molekul, misalnya elektron balok di televisi tabung sinar
katoda lama, atau hal kerdil putih-biasanya, karbon dan oksigen inti di lautan
elektron yang berdegenerasi. Pada tingkat mikroskopis, konstituen "partikel"
materi seperti proton, neutron, dan elektron mematuhi hukum mekanika kuantum
dan menunjukkan dualitas gelombang-partikel. Pada tingkat yang lebih dalam,
proton dan neutron terdiri dari quark dan medan gaya (gluon) yang mengikat
mereka bersama-sama, mengarah ke definisi berikutnya.
Pengertian Materi Berdasarkan quark dan lepton
Seperti yang terlihat dalam
pembahasan di atas, banyak definisi awal dari apa yang dapat disebut
"materi biasa" didasarkan pada struktur atau "blok
bangunan". Pada skala partikel dasar, definisi yang mengikuti tradisi ini
dapat dinyatakan sebagai: "materi biasa adalah segala sesuatu yang terdiri
dari quark dan lepton", atau "materi biasa adalah segala sesuatu yang
terdiri dari fermion dasar kecuali antiquarks dan antilepton" . Koneksi antara formulasi berikut.
Leptons (yang paling terkenal
adalah elektron), dan quark (di mana baryon, seperti proton dan neutron,
dibuat) bergabung membentuk atom, yang pada gilirannya membentuk molekul.
Karena atom dan molekul dikatakan materi, adalah wajar untuk mengutarakan
definisi sebagai: "materi biasa adalah segala sesuatu yang terbuat dari
hal-hal yang sama dengan atom dan molekul". (Namun, perhatikan bahwa satu
juga dapat membuat dari materi blok bangunan ini bukan atom atau molekul.)
Kemudian, karena elektron adalah lepton, dan proton, dan neutron terbuat dari
quark, definisi ini pada gilirannya mengarah pada definisi materi sebagai
menjadi "quark dan lepton", yang merupakan dua dari empat jenis
fermion dasar (dua lainnya adalah antiquarks dan antilepton, yang dapat
dianggap antimateri seperti yang dijelaskan kemudian). Carithers dan Grannis
mengatakan bahwa: "Materi sepenuhnya dapat terdiri dari partikel generasi
pertama, yaitu [atas] dan [bawah] quark, ditambah elektron dan
neutrino-nya." (Partikel yang lebih
tinggi dengan cepat membusuk menjadi partikel generasi pertama , dan dengan
demikian tidak biasa ditemui. )
Definisi materi biasa ini lebih
halus daripada yang pertama kali muncul. Semua partikel yang membentuk materi
biasa (lepton dan quark) adalah fermion dasar, sementara semua pembawa kekuatan
adalah boson dasar. Boson W dan Z yang
memediasi kekuatan lemah tidak terbuat dari quark atau lepton, dan itu bukan
masalah biasa, bahkan jika mereka memiliki massa. Dengan kata lain, massa bukanlah sesuatu yang
eksklusif untuk materi biasa.
Definisi quark-lepton materi
biasa, bagaimanapun, mengidentifikasi tidak hanya blok bangunan dasar materi,
tetapi juga termasuk komposit yang terbuat dari konstituen (atom dan molekul,
misalnya). komposit itu terdapat kandungan energi interaksi yang menyimpan
konstituen bersama, dan dapat membentuk sebagian besar massa komposit. Sebagai
contoh, untuk sebagian besar, massa atom hanyalah penjumlahan massa proton,
neutron dan elektron penyusunnya. Namun, menggali lebih dalam, proton dan
neutron terdiri dari quark terikat bersama oleh bidang gluon (lihat dinamika
kromodinamika kuantum) dan bidang gluon ini berkontribusi secara signifikan
terhadap massa hadron. Dengan kata lain,
sebagian besar dari apa yang menyusun "massa" materi biasa adalah
karena energi ikat quark dalam proton dan neutron. Sebagai contoh, jumlah massa
dari tiga quark dalam nukleon adalah sekitar 12,5 MeV / c2, yang rendah
dibandingkan dengan massa nukleon (sekitar 938 MeV / c2). Intinya adalah bahwa
sebagian besar massa benda sehari-hari berasal dari energi interaksi komponen
dasarnya.
Kelompok Model Standar partikel
materi menjadi tiga generasi, di mana setiap generasi terdiri dari dua quark
dan dua lepton. Generasi pertama adalah quark atas dan bawah, elektron dan
neutrino elektron; yang kedua meliputi pesona dan quark aneh, muon dan muon
neutrino; generasi ketiga terdiri dari quark atas dan bawah dan tau dan tau
neutrino. Penjelasan yang paling alami
untuk ini adalah bahwa quark dan lepton generasi yang lebih tinggi adalah
keadaan tereksitasi dari generasi pertama. Jika ini ternyata menjadi kasus, itu
akan menyiratkan bahwa quark dan lepton adalah partikel komposit, bukan
partikel dasar.
Definisi quark-lepton tentang
materi ini juga mengarah pada apa yang dapat digambarkan sebagai "hukum
konservasi (materi)" yang dibahas kemudian di bawah ini. Sebagai
alternatif, seseorang dapat kembali ke konsep massa-volume-ruang materi, yang
mengarah ke definisi berikutnya, di mana antimateri menjadi termasuk sebagai
subkelas materi.
Pengertian Materi Berdasarkan fermion dasar (massa,
volume, dan ruang)
Definisi umum atau tradisional
tentang materi adalah "apa pun yang memiliki massa dan volume (menempati
ruang)". Misalnya, mobil dikatakan
terbuat dari materi, karena memiliki massa dan volume (menempati ruang).
Pengamatan bahwa materi menempati
ruang kembali ke jaman dahulu. Namun, penjelasan mengapa materi menempati ruang
baru-baru ini, dan dikemukakan sebagai hasil dari fenomena yang dijelaskan
dalam prinsip pengecualian Pauli, yang berlaku untuk fermion. Dua contoh khusus
di mana prinsip eksklusi secara jelas mengaitkan materi dengan pendudukan ruang
adalah bintang katai putih dan bintang neutron, yang dibahas lebih lanjut di
bawah.
Dengan demikian, materi dapat
didefinisikan sebagai segala sesuatu yang tersusun dari fermion dasar. Meskipun
kita tidak menemukan mereka dalam kehidupan sehari-hari, antiquarks (seperti
antiproton) dan antilepton (seperti positron) adalah antipartikel dari quark
dan lepton, adalah fermion juga, dan memiliki sifat yang sama dengan quark. dan
lepton, termasuk penerapan prinsip eksklusi Pauli yang dapat dikatakan mencegah
dua partikel berada di tempat yang sama pada waktu yang sama (dalam keadaan
yang sama), yaitu membuat setiap partikel "mengambil ruang". Definisi
khusus ini mengarah pada materi yang didefinisikan untuk memasukkan apa pun
yang terbuat dari partikel antimateri ini serta quark biasa dan lepton, dan
dengan demikian juga apa pun yang terbuat dari meson, yang merupakan partikel
tidak stabil yang terdiri dari quark dan antiquark.
Secara umum relativitas dan
kosmologi
Dalam konteks relativitas, massa
bukanlah kuantitas tambahan, dalam arti bahwa massa dapat menambahkan
partikel-partikel sisa dalam suatu sistem untuk mendapatkan massa total dari
sistem. Jadi, dalam relativitas biasanya pandangan yang lebih umum adalah bahwa
itu bukan jumlah massa yang beristirahat, tetapi tensor energi-momentum yang
mengkuantifikasi jumlah materi. Tensor ini memberikan massa istirahat untuk
seluruh sistem. "Materi" oleh karena itu kadang-kadang dianggap
sebagai sesuatu yang berkontribusi pada energi-momentum sistem, yaitu, segala
sesuatu yang bukan gravitasi murni. Pandangan ini umumnya diadakan di bidang yang
berhubungan dengan relativitas umum seperti kosmologi. Dalam pandangan ini,
partikel dan medan yang ringan dan tanpa massa lainnya adalah bagian dari
"materi".
Demikianlah Materi Tentang Pengertian Materi Berdasarkan Ilmu Kimia Secara Lengkap dari Cari Materi. Semoga bermanfaat bagi para pembaca sekalian.
Pelajari Juga :
0 Response to "Pengertian Materi Berdasarkan Ilmu Kimia Secara Lengkap"
Post a Comment