¿10 kg de agua y 10 kg de metal contienen la misma cantidad de materia y la misma cantidad de átomos?

No. No hay forma posible de que tenga la misma cantidad de materia y / o átomos.

El peso es la medida de la atracción de la Tierra sobre un objeto. La masa de un objeto y el número de átomos presentes son respuestas objetivas que nunca cambiarán, a menos que el objeto lo haga. (si consideramos el tiempo para estar quieto, lo que es mejor para este ejemplo)

La densidad es la relación entre masa, peso y volumen; y diferentes elementos pueden tener densidades similares.

Un “lunar” es un número específico de átomos. 6.022137 X 10 ^ 23, si la memoria me sirve correctamente. Si recolecta tantos átomos de cualquier elemento, ahora tiene un “lunar” de ese elemento. Estos tienen pesos específicos asociados con ellos, porque los elementos tienen densidades constantes.

Entonces, para su pregunta de ejemplo, si el metal y el agua tuvieran el mismo peso Y número de átomos, tendrían que tener la misma densidad. ¡Esto significaría que en realidad tendrían que ser exactamente el mismo tipo de átomo! Por tanto, la respuesta es no.

No.

Para descubrir una serie de partículas en un bulto de algún material, debe llamar al viejo Avagardo para obtener ayuda: constante de Avogadro

En química y física, la constante de Avogadro es el número de partículas constituyentes, generalmente átomos o moléculas, que están contenidas en la cantidad de sustancia dada por un mol. Por lo tanto, es el factor de proporcionalidad el que relaciona la masa molar de un compuesto con la masa de una muestra. La constante de Avogadro, a menudo designada con el símbolo N_ A o L , tiene el valor 6.022140857 (74) × 1023 mol − 1

Entonces 12 g de carbono-12 tendrán aproximadamente el mismo número de átomos que 14 g de nitrógeno o 27 g de aluminio. Aproximadamente, debido a la energía de unión e isótopos. Ver:

• Isótopo
• Energía de unión

Por cierto, la masa molar de agua (masa de 1 mol de agua) es 18.01528 g / mol. Existen dos metales con una masa molar más baja que el agua: litio y berilio. Dado que la molécula de agua consiste en un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno, uno también podría contar un mol de agua como tres mol de átomos de H y O.

Quizás más interesante: casi toda la masa de un átomo está en el núcleo. Si contamos los protones y los neutrones como “partículas de materia”, entonces cada mol de tales partículas tiene una masa de aproximadamente 1 gramo. por lo tanto, una masa de masa de hierro que contiene un cierto número de partículas nucleares (suma de p y n) es aproximadamente la misma que una masa de agua con la misma cantidad de partículas nucleares. De nuevo. no * exactamente * igual, debido a las diferencias entre n y p masa y debido a la energía de enlace. Los electrones también juegan un papel menor.

Las moléculas de agua y los átomos de metal pesan diferentes cantidades, por lo que los dos contienen diferentes números de átomos.

Considere, por ejemplo, un bloque de hierro de 10 kg. El hierro tiene un peso atómico de aproximadamente 56, lo que significa que 56 gramos de hierro contienen aproximadamente [matemáticas] 6.02 \ veces 10 ^ {\ text {23}} [/ matemáticas] átomos de hierro. Este número se llama “número de Avogadro” y es el factor de conversión entre los pesos de los átomos y los pesos de las sustancias en tamaños que podemos detectar y medir fácilmente. Dividiendo 10 kg por 56 g, encontramos que 10 kg de hierro contienen aproximadamente [matemáticas] 1.08 \ por 10 ^ {\ text {26}} [/ matemáticas] átomos de hierro.

En cuanto al agua, es una sustancia compuesta compuesta de dos partes de hidrógeno por una parte de oxígeno. El hidrógeno tiene un peso atómico muy cercano a 1, mientras que el oxígeno tiene un peso atómico de aproximadamente 16. Por lo tanto, el número de moléculas de agua de Avogadro tiene un peso de aproximadamente 18 gramos. Dividiendo 10 kg por 18 g, encontramos que 10 kg de agua contienen aproximadamente [matemáticas] 3.34 \ por 10 ^ \ text {26} [/ matemáticas] moléculas de agua. Cada molécula contiene 3 átomos, por lo que 10 kg de agua contienen aproximadamente [matemáticas] 1.00 \ veces 10 ^ \ text {27} [/ matemáticas] átomos, aproximadamente diez veces más que el mismo peso de hierro.

Entonces, si pregunta si contienen “la misma cantidad de materia”, la respuesta será diferente dependiendo de la medida que esté utilizando. Si está midiendo en masa, entonces contienen la misma cantidad porque ambos tienen una masa de 10 kg. Si está midiendo por número de átomos, entonces el agua tiene la mayor cantidad. Si está midiendo por volumen, entonces el agua nuevamente tiene la mayor cantidad, ya que el hierro es más denso que el agua, por lo que 10 kg de agua ocupan más espacio que 10 kg de hierro.

Contiene la misma cantidad de materia, ya que E = mc ^ 2.

El agua es una molécula, lo que significa que una molécula de agua contiene dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno.

Pero hay átomos, que clasificamos como metales, como aurum (oro). Y luego están los materiales compuestos, que contienen diferentes átomos de metal.

Así que volvamos a tu pregunta. Con 10 kg de dos subtances, tendrías la misma cantidad de materia (masa) y energía, pero no la misma cantidad de átomos.

No. El número de átomos que está contenido dentro de una masa dada depende de la masa de los átomos en que consiste (s moléculas). Sin embargo, 10 kg = 10 kg, siendo kg la unidad de masa del SI, la masa se considera una medida de la cantidad de materia, que permanece igual.

En este caso, sabemos que los átomos de metal son más pesados ​​que los átomos de H y O, por lo que 10 kg de metal contendrán menos átomos que 10 kg de agua.

Lo que es lo mismo es el número de nucleones, además de un exceso de masa que difiere de un átomo a otro, cada nucleón (neutrón, protón) tiene una UMA de masa.