Matéria e energia

Explicamos o que são matéria e energia, as características de cada uma e como foram estudadas. Além disso, a relação entre os dois.

O que são matéria e energia?

Todo o nosso universo é feito de matéria e energia, em suas inúmeras formas, apresentações e capacidades. Na verdade, as duas disciplinas básicas com as quais tentamos compreender as leis fundamentais que a regem, a física e a química, tratam das relações entre estes dois elementos: a substância que constitui as coisas e a sua capacidade de transferir calor ou realizar um trabalho.

Do ponto de vista intuitivo, entendemos matéria como aquilo que podemos tocar, que é concreto e ocupa um lugar no universo. No entanto, não pode ser tocado. energia, que só é percebida em suas diferentes manifestações: calor, luz, movimento, etc. As coisas que nos rodeiam têm massa própria e uma quantidade variável de energia, dependendo em grande parte do estado em que se encontram.

São dois conceitos fundamentais, intimamente ligados entre si, entre os quais existem certas equivalências. Por exemplo, é possível converter massa em energiaalgo que acontece diariamente no interior das estrelas, através de intensas reações nucleares, ou dentro dos nossos próprios organismos, quando decompomos os alimentos que ingerimos e extraímos deles energia química para nos mantermos vivos.

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matéria

A matéria é definida como aquilo que se estende em uma determinada região do espaço-tempo, que possui uma certa quantidade de energia e está sujeito a alterações ao longo do tempo. Seu nome vem do latim matéria“mãe”, pois é a substância matriz das coisas, isto é, daquilo que as origina ou que as compõe.

Em geral, a física atribui três características ou propriedades fundamentais à matéria:

Tem uma certa massao que é evidenciado por peso, volume e dimensões quantificáveis.
Ocupa um lugar no espaçoque não pode ser ocupada ao mesmo tempo por outro órgão.
Dura no tempo, embora não necessariamente da mesma forma: o gelo é certamente matéria, e não deixa de sê-lo quando derrete ou quando a água que o compõe evapora. Estas mudanças no seu estado físico (ou estado de agregação da matéria) dependem da quantidade de energia que possui.

O estudo da matéria remonta à antiguidade clássica e ocupou muitos pensadores e filósofos ao longo da história. Na verdade, foram os antigos gregos os primeiros a formular a teoria atomística, ou seja, pensavam que a matéria poderia ser composta por partículas minúsculas e indivisíveis de diferentes tipos.

Esta ideia foi reavivada muito mais tarde, no boom racionalista do século XVII, e foi fundamental no campo de estudo da química, por sua vez herdada da alquimia medieval.

De acordo com os modelos de estudo da física atual, Apenas cerca de 5% do universo apreciável é composto de matéria comum, enquanto a chamada “matéria escura”, cujo funcionamento ainda é desconhecido, ocupa 23%. Supõe-se que esta última seja uma forma de matéria não massiva, isto é, desprovida de massa, cuja presença só pode ser intuída pela forma como afetam as estrelas e a energia que as rodeia.

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Energia

Na física, energia é definida como a capacidade de realizar trabalho, isto é, de agir, surgir ou pôr em movimento. Absolutamente todos os corpos possuem uma determinada quantidade de energia, relacionada ao seu estado de repouso, movimento ou vibração, por exemplo, mas que se manifesta de maneiras muito diferentes.

Assim, é possível falar em vários tipos de energia: energia térmica, energia química, energia cinética, energia elétrica, energia potencial, energia interna, etc.

A palavra energia vem do grego energia, “atividade”, termo que apareceu pela primeira vez nos escritos de Aristóteles (384-322 a.C.) no século IV a.C. C., e retomado pelos naturalistas modernos e medievais tardios.

Recebeu muitos outros nomes ao longo da história, como “força viva” (força viva), “poder” ou mesmo “espírito”, dependendo do contexto. Isso se deve em grande parte ao fato de o estudo dos diferentes tipos de energia ter surgido separadamente, à medida que cada vez mais formas de energia presentes no universo eram descobertas.

A energia geralmente pode ser percebida em suas diversas manifestações, pois em abstrato não é algo perceptível. Por outro lado, o calor, a luz, o movimento ou a atividade podem ser percebidos a olho nu, e os seus efeitos sobre a matéria podem ser estudados sem dificuldade. Assim, a energia se tornaria uma magnitude física, que podemos medir em suas diferentes aparências.

Devemos também considerar que a quantidade de energia no sistema tende a ser constante, de modo que Não pode ser criado ou destruído, apenas transformado. Na verdade, está em contínua transformação o tempo todo: a energia química armazenada nos alimentos é convertida em energia mecânica quando nos movemos, ou em energia elétrica no nosso sistema nervoso.

Da mesma forma, a energia elétrica da tomada é convertida em energia luminosa quando acendemos a lâmpada, ou em energia térmica graças ao aquecedor de água.

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As relações entre matéria e energia têm sido objeto de estudo dos físicos há séculos. Sabemos que uma mudança nos níveis de energia da matéria afeta sua forma e seu estado de agregaçãoalgo que vimos desde que aprendemos a fundir metais.

Posteriormente, o conhecimento da química nos proporcionou uma compreensão muito maior de como transformar a matéria: não mais alterando a configuração de suas partículas, mas quebrando as ligações entre os átomos e obtendo diferentes substâncias.

Na verdade, a maior conquista da humanidade neste sentido foi a descoberta da energia atômica e sua manipulação para fins pacíficosisto é, na construção de usinas energéticas nas quais átomos pesados são fundidos para gerar grandes quantidades de energia térmica.

Tudo isso foi possível graças às teorias de Albert Einstein (1879-1955) e de outros físicos importantes, e principalmente à sua fórmula de equivalência entre massa e energia (E = mc²), conhecida como Teoria da Relatividade.

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Referências

“Energia” na Wikipédia.
“Matéria” na Wikipedia.
“Matéria e energia” (vídeo) na Universidade Nacional de Entre Ríos (Argentina).
“Sistemas materiais e energia” no Ministério da Educação da Espanha.
“Matéria e Energia” na Enciclopédia Britânica.