Fizik, maddeyi, maddenin uzay-zaman içinde hareketini, enerji ve kuvvetleri inceleyen doğa bilimi. Fizik, Temel Bilimler'den biridir. Temel amacı evrenin işleyişini araştırmaktır. Fizik en eski bilim dallarından biridir. 16. yüzyıldan bu yana kendi sınırlarını çizmiş modern bir bilim olmasına karşın, Bilimsel Devrim'den önce iki bin sene boyunca felsefe, kimya, matematik ve biyolojinin belirli alt dalları ile eş anlamlı olarak kullanılmıştır. Buna karşın, matematiksel fizik ve kuantum kimyası gibi alanlardan dolayı fiziğin sınırlarını net olarak belirlemek güçtür.
Dalga-parçacık ikililiği teorisi tüm maddelerin yalnızca kütlesi olan bir parçacık değil aynı zamanda da enerji transferi yapan bir dalga olduğunu gösterir. Kuantum mekaniğinin temel konsepti, kuantum düzeyindeki objelerin davranışlarında ‘’parçaçık’’ ve ‘’dalga’’ gibi klasik konseptlerin yetersiz kalmasından dolayı bu teoriyi işaret eder. Standart kuantum yorumları bu paradoksu evrenin temel özelliği olarak açıklarken, alternatif yorumlar bu ikililiği gelişmekte olan, gözlemci üzerinde bulunan çeşitli sınırlamalardan dolayı kaynaklanan ikinci dereceden bir sonuç olarak açıklar. Bu yargı sıkça kullanılan, dalga-parçacık ikililiğinin tamamlayıcılık görüşüne hizmet ettiğini, birinin bu fenomeni bir veya başka bir yoldan görebileceğini ama ikisinin de aynı anda olamayacağını söyleyen Kopenhag yorumu ile açıklamayı hedefler.
Bir fizik terimi olarak maddenin hâli, maddenin aldığı farklı fazlardır. Günlük hayatta maddenin dört farklı hâl aldığı görülür. Bunlar; katı, sıvı, gaz ve plazmadır. Maddenin başka hâlleri de bilinir. Örneğin; Bose-Einstein yoğunlaşması ve nötron-dejeneje maddesi. Fakat bu hâller olağanüstü durumlarda gerçekleşir, çok soğuk ya da çok yoğun maddelerde. Maddenin diğer hâllerininde, örneğin quark-gluon plazmalar, mümkün olduğuna inanılır fakat şu an sadece teorik olarak bilinir. Tarihsel olarak, maddenin özelliklerindeki niteleyici farklılıklara dayanarak ayrım yapılır. Katı hâldeki madde bileşen parçaları ile bir arada tutulur ve böylece sabit hacim ve şeklini korur. Sıvı hâldeki madde hacmini korur fakat bulunduğu kabın şeklini alır. Bu parçalar bir arada tutulur ama hareketleri serbesttir. Gaz hâlindeki madde ise hem hacim olarak hem de şekil olarak bulunduğu kaba ayak uydurur.Bu parçalar ne beraber ne de sabit bir yerde tutulur. Maddenin plazma hâli ise, nötr atomlarda dahil, hacim ve şekil olarak tutarsızdır. Serbestçe ilerleyen önemli sayıda iyon ve elektron içerirler. Plazma, evrende maddenin en yaygın şekilde görülen hâlidir.
İdeal gaz yasası, sadece teoride olan ideal gazların durumları hakkında denklemler sağlayan bir yasadır. Bir miktar gazın durumu; basıncı, hacmi ve sıcaklığına göre belli olur. Bu denklem aşağıdaki gibidir:
- P paskal olarak basınç,
- V kübik metre olarak hacim,
- n gazın mol sayısı,
- R gaz sabiti
- T Kelvin olarak sıcaklık
Kimya yasaları, kimya ile ilgili olan doğa yasalarıdır.
Avogadro sayısı kadar atom ya da molekül içeren maddeye 1 mol denir. Mol, hiçbir zaman belli bir kütleyi ifade etmez.
Quaregna ve Cerrato Kontu Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, İtalyan kimyager ve bilim insanıdır. Günümüzde, adı, derişim teorisi ve moleküler ağırlık alanındaki katkılarıyla anılır.
Gay-Lussac yasası, Fransız kimyacı Joseph Louis Gay-Lussac'ın adıyla anılır. Gay-Lussac'a mal edilen, iki tane gaz yasası vardır. İkisi de aynı isimle anılırlar. En ünlü deneyi gazlarla yaptığı sıcaklık değişiminin inciler üzerindeki basınç değişimini dedesi Mark Lussac ile yapmıştır.
Avogadro yasası ya da Avogadro hipotezi, Amedeo Avogadro'nun 1811'de bulduğu bir gaz yasasıdır. Bu yasa, eşit hacimdeki gazların; eşit sıcaklık ve eşit basınçta aynı sayıda parçacık ya da molekül sayısına sahip olduğunu öne sürer. Buna göre, belirli bir hacimdeki gazın bulundurduğu molekül sayısı, gazın kütle ya da boyutundan bağımsızdır. Örnek olarak, aynı hacimdeki hidrojen ve nitrojen verilebilir. Buna göre, hidrojen de nitrojen de, aynı hacim, aynı basınç ve aynı sıcaklıkta aynı molekül sayısına sahiptir.
Johann Josef Loschmidt, Herhangi bir maddedeki molekül sayısını ilk kez hesaplayan Avusturyalı lise öğretmenidir.
Kinetik teori veya gazların kinetik teorisi, gazların basınç, sıcaklık, hacim gibi makroskobik özelliklerini moleküler bileşim ve hareketlerine bağlı olarak açıklayan teoridir. Esas olarak, teori Isaac Newton'un kanısının tersine basıncın moleküller arası statik itmeden kaynaklanmadığını, bunun yerine belli hızlarda hareket eden moleküller arası çarpışmalardan kaynaklandığını söyler. Kinetik teori aynı zamanda kinetik-moleküler teori veya çarpışma teorisi olarak da bilinir.
Yoğun madde fiziği, maddenin yoğun hallerinin fiziksel özellikleriyle ilgilenen bir fizik dalıdır. Yoğun madde fizikçileri bu hallerin davranışını fizik kurallarını kullanarak anlamaya çalışır. Bunlar özellikle kuantum mekaniği kuralları, elektromanyetizma ve istatistiksel mekaniği içerir. En bilinen yoğun fazlar katı ve sıvılardır, harici yoğun fazlar ise düşük sıcaklıktaki bazı materyaller tarafından gösterilen üstünileten faz, atom kafeslerindeki dönüşlerin ferromanyetik ve antiferromanyetik fazları ve soğuk atom sistemlerinde bulunan Bose-Einstein yoğunlaşması. Araştırma için uygun sistemlerin ve fenomenlerin çeşitliliği yoğun madde fiziğini modern fiziğinin en aktif alanı yapıyor. Her 3 Amerikan fizikçiden biri kendini yoğun madde fizikçisi olarak tanımlıyor ve Yoğun Madde Fiziği Bölümü Amerikan Fizik Topluluğu’ndaki en geniş bölümdür. Bu alan kimya, malzeme bilimi ve nano teknoloji ile örtüşür ve atom fiziği ve biyofizikle de yakından ilgilidir. Teorik yoğun madde fiziği teorik parçacık ve nükleer fizikle önemli kavramlar paylaşır.
Boltzmann sabiti (k veya kB) enerji ile sıcaklık arasındaki ilişkiyi veren fiziksel bir katsayıdır. Entropi ile aynı birime sahip olup Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann'ın adını taşır. Formülü, gaz sabitinin Avogadro sayısına bölümünden oluşmaktadır ve şu şekilde gösterilir:
Kimyasal madde, kimyevî madde veya kısaca kimyasal, sabit bir kimyasal bileşimi ve karakteristik özelliklere sahip bir madde türüdür. Bu kimyasal bağlar bozulmadan, fiziksel ayırma yöntemleri ile bileşenlerine ayrılmaz. Bu kimyasallar katı, sıvı veya gaz hâlinde olurlar.
Dulong-Petit Yasası, bir termodinamik yasası olup, 1819 yılında Fransız fizikçiler Pierre Louis Dulong ve Alexis Thérèse Petit tarafından, bir kristalin molar özgül ısısı olarak ifade edilmiştir. Bu iki bilim insanı, deneysel yöntemle, bir dizi maddenin ağırlık başına düşen ısı kapasitesini, maddelerin tahmini göreceli atom ağırlıkları ile çarptıktan sona sabit bir derece yakın buldu. Bu atom ağırlıkları kısa süre öncesinde Dalton tarafında öne sürülmüştü. Modern anlamda, Dulong ve Petit, herhangi bir katı maddenin bir mol ısı kapasitesini ‘3R’olarak buldu. Burada ‘R’ evrensel gaz sabiti olarak ifade edilmektedir. Dulong ve Petit, buldukları ısı kapasitesinin R sabiti ile ilişkili olduğundan habersizdi, çünkü bu sabit, gazların kinetik teorisinden sonra tanımlanmıştı. 3R değeri yaklaşık olarak, Kelvin başına 25 Joul’dür. Aslında, Dulong ve Petit, kristallerin, bir mol atom başına düşen ısı kapasitesini bulmuştu.
Termodinamik ve istatistiksel fizik ile ilgili olayların kronolojisidir.
Termodinamik'in üçüncü yasası bazen ‘mutlak sıfır sıcaklığında dengede olan sistemlerin özelliklerine ilişkin’ olarak şu şekilde tanımlanır:
Kimya ve fizik biliminde atom teorisi; maddenin atom adı verilen süreksiz ve ayrık yapılardan oluştuğunu belirten, maddenin doğası üzerine bir bilimsel teoridir. Antik yunanda felsefi bir kavram olarak başlayan bu düşünce, 19. yy başlarında kimya alanındaki keşiflerin de maddenin gerçekten atomlardan oluştuğunu destekleyen bulgularıyla kendisine ana akım bilimde yer edinmiştir.
Madde miktarı, kimya alanında içindeki ayrı atomik ölçekli parçacıkların sayısının Avogadro sabiti NA'ya bölümü olarak tanımlanmaktadır. Özetle atomik görüşte, madde miktarı, maddeyi oluşturan parçacıkların sayısıdır. Parçacıklar veya maddeler, bağlama bağlı olarak moleküller, atomik, iyonik, elektron veya başka bir yapıda bulunabilmektedirler. Avogadro sabiti NA'nın değeri 6.02214076×1023 mol−1 olarak tanımlanmaktadır. Gerçek atomik görünümde, maddenin 1 molü, 6.02214076×1023 adet (Avogadro sayısı kadar) parçacık içermektedir. Madde miktarı, kimyasal miktar olarak da adlandırılmaktadır.
