Was ist die Materialmenge?
Die materielle Menge hat damit zu tun, wie viel von etwas sich an einem bestimmten Ort befindet. Umgangssprachlich wird es mit Pfund oder Kilogramm gemessen, aber viele Wissenschaftler bevorzugen Masse, die die Materialmenge in einer bestimmten Probe objektiver beschreibt. Da die Masse in der Regel mit dem Gewicht in alltäglichen Situationen korreliert, werden Kilogramm auch zur Messung der Masse verwendet.
Wenn Chemiker sich auf die Materialmenge von Partikeln in einer Probe beziehen, verwenden sie häufig Mol, eine Menge, die sich auf ungefähr 6 × 10 23 Einheiten von etwas bezieht, normalerweise Atomen oder Molekülen. Die große Zahl wird als Avogadro-Zahl oder Avogodro-Konstante bezeichnet, benannt nach dem italienischen Wissenschaftler Amedeo Avogadro, der im frühen neunzehnten Jahrhundert erkannte, dass das Volumen eines Gases proportional zur materiellen Partikelmenge im Gas ist. Die Avogodro-Zahl ist definiert als die Anzahl der Atome in genau 12 Gramm Kohlenstoff.
Solange ein System keine Atome verliert oder gewinnt, weder durch Austausch mit der Außenwelt noch durch Kernspaltung / Kernfusion, behält es auf unbestimmte Zeit dieselbe Menge an Material bei. Es besteht die Möglichkeit, dass Protonen, die den Kern von Atomen bilden, nach einer außerordentlich langen Zeitspanne spontan zerfallen. Dies ist jedoch nicht bewiesen, und es gibt nur wenige Belege dafür.
Die gleiche Materialmenge kann je nach dem Planeten, in dessen Nähe sie sich befindet, ein unterschiedliches Gewicht haben. Auf dem Jupiter zum Beispiel hätten Sie ein Dutzend Mal höheres Gewicht als auf der Erde, das so extrem wäre, dass es Ihnen die Wirbelsäule brechen würde. Umgekehrt beträgt die Schwerkraft auf der Oberfläche des Mondes ungefähr 1/4 der Erdoberfläche, sodass Ihr Gewicht ungefähr 1/4 beträgt, obwohl Ihre Masse (und die materielle Menge an Partikeln in Ihrem Körper) gleich bleiben.
Ein anderer Fall, in dem die Materialmenge konstant sein kann, während das Gewicht schwankt, ist, wenn sich etwas sehr nahe an der Lichtgeschwindigkeit bewegt. Nach Einsteins Relativitätstheorie nimmt etwas an Gewicht zu, wenn es sich extrem schnell bewegt und sich der Lichtgeschwindigkeit nähert. Aus diesem Grund kann sich ein Teilchen mit einer Masse ungleich Null niemals mit Lichtgeschwindigkeit bewegen - mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt auch die Masse zu, wodurch die Beschleunigung erschwert wird. Der Energiebedarf, um die Beschleunigung auf Lichtgeschwindigkeit fortzusetzen, ist unendlich - größer als die Gesamtenergiemenge im Universum.