Materie - Definition und Bedeutung

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Materie (lat.: materia = »Stoff«) ist eine allgemeine Bezeichnung für alles Stoffliche, was uns umgibt und aus dem wir selbst bestehen.

Die definierenden Eigenschaften von Materie sind ihre Masse, der Raumbedarf, die Struktur und die innere Wärmeenergie.

Inhaltsverzeichnis

1 Allgemeines

2 Aggregatzustände

3 Entstehung der Materie

4 Eigenschaften von Materie

9 Weblinks

1 Allgemeines

Materie ist aus kleinsten Teilchen aufgebaut, den Atomen, welche andererseits Moleküle bilden können.

Diese kleinsten Teilchen dienen vielen physikalischen Modellen der Mechanik als Grundlage.

Atome bestehen andererseits aus Protonen, Neutronen und Elektronen, den Elementarteilchen, die man oftmalsebenso mit dem Begriff Materie gleich setzt.

2 Aggregatzustände

Es gibt mehrere Erscheinungsformen (Aggregatzustände) von Materie:

· fest
· flüssig
· gasförmig
· Plasma
· Bose-Einstein-Kondensat
· Fermionen-Kondensat

Nach neuerer Definition sind die Begriffe fest und flüssig abgeschafft, und man unterscheidet statt dessen kristallin und amorph. Siehe Aggregatzustand.

Wenn Materie von einem Aggregatzustand in den anderen übergeht, dann wird die innere Ordnung der Materie stark verändert. Die Entropie kann sich dabei ebenso bei gleichbleibender Temperatur stark verändern. Diese Phasenübergangsphänomene werden von der Thermodynamik untersucht.

3 Entstehung der Materie

Beim Urknall wurden große Energiemengen freigesetzt und ein expandierender dreidimensionaler Raum.

Diese gewaltigen Energiemengen führten zur Entstehung großer Mengen an dicht gepackten Elementarteilchen. In der so genannten Hadronen-Ära unter 10^-32 und 10^-4 Sekunden nach dem Urknall entstanden die ersten stabilen Protonen und Neutronen.

In der so genannten Leptonen-Ära darauf bis zur 1. Sekunde nach dem Urknall, entstanden die ersten stabilen Elektronen. Bis in diese Zeit vernichteten sich Materie und Antimaterie gegenseitig. Letztlich blieb die Materie zurück. Siehe Supersymmetrie.

In der folgenden Strahlungs-Ära entstanden Wasserstoff (auch: Protium), Deuterium und Tritium.

Eine Million Jahre nach dem Urknall begann die heutige Materie-Ära. Die Wasserstoffwolken bildeten Galaxien und Sterne, und in jenen fusionierte der Wasserstoff zu Helium bis Kohlenstoff und Eisen, den in unserem Universum verbreitetsten chemischen Elementen.

Man vermutet, dass durch die Kollision von Neutronensternen zusätzliche, schwerere, seltenere Elemente entstanden sind, wie Gold, Blei und Uran.

4 Eigenschaften von Materie

Materie hat einige wichtige Eigenschaften:

· Masse
· Volumen
· Struktur
· Stoffmenge
· Wärmeenergie

5 Komplikationen

Mit der Entwicklung der Speziellen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik stellte Albert Einstein die bekannte Formel E = mc² (Energie = Masse × Lichtgeschwindigkeit²) auf. Hierdurch kann man ebenso elektromagnetischer Strahlung (Licht, Wärmestrahlen etc.), deren Elementarteilchen, das Photon, keine Ruhemasse hat, eine 'dynamische' Masse zuordnen.

Umgekehrt haben ebenso massive Materieteilchen Welleneigenschaften (siehe Materiewelle). Beispielsweise hat ein Elektronenstrahl eine von der Energie der Elektronen abhängige de-Broglie-Wellenlänge (nach Louis Victor de Broglie). Man spricht vom Welle-Teilchen-Dualismus.

Daher wird die Bedingung, dass Materie Masse haben muss, durch die Bedingung, dass Materie Ruhemasse haben muss, ersetzt.

Zusammenfassend kann man sagen, dass Materie aus Atomen besteht, welche andererseits aus Fermionen aufgebaut sind.

6 Keine Materie

· Dagegen zählt man elektromagnetische Strahlung, genau wie alle anderen (ruhemasselosen) Bosonen, nicht zur Materie.
· mathematische Konzepte wie Punkt, Gerade, Ebene sind materielos
· Vakuum enthält wenig oder keine Materie

7 Fragen

· Was ist Antimaterie?
· Was ist dunkle Materie?
· Was passiert mit der Materie in schwarzen Löchern?
· Aus was entstand die Materie beim Urknall?

8 Siehe ebenso:

· Feste Stoffe
· Flüssigkeiten
· Gase
· Plasma
· Kristalle
· Verbindungen
· Lösungen
· Gemische
· Elemente
· Atome
· Elementarteilchen

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