La quantité matérielle a à voir avec la quantité de quelque chose qu’il y a dans un endroit donné. Familièrement, il est mesuré à l’aide de livres ou de kilogrammes, mais de nombreux scientifiques préfèrent la masse, qui décrit plus objectivement la quantité de matière dans un échantillon donné. Étant donné que la masse est généralement corrélée au poids dans les situations de tous les jours, les kilogrammes sont également utilisés pour mesurer la masse.
Lorsque les chimistes se réfèrent à la quantité matérielle de particules dans un échantillon, ils utilisent souvent des moles, une quantité qui se réfère à environ 6 x 1023 unités de quelque chose, généralement des atomes ou des molécules. Le grand nombre est connu sous le nom de nombre d’Avogadro ou constante d’Avogodro, du nom du scientifique italien Amedeo Avogadro, qui s’est rendu compte, au début du XIXe siècle, que le volume d’un gaz est proportionnel à la quantité matérielle de particules dans le gaz. Le nombre d’Avogodro est défini comme le nombre d’atomes dans exactement 12 grammes de carbone.
Tant qu’un système ne perd ni ne gagne d’atomes, que ce soit par échange avec l’extérieur ou par fission/fusion nucléaire, il conserve indéfiniment la même quantité de matière. Il est possible que les protons, qui constituent le noyau des atomes, se désintègrent spontanément après une durée extraordinairement longue, mais cela n’a pas été prouvé et il y a peu de preuves en sa faveur.
Une même quantité de matière peut avoir un poids différent selon la planète à proximité. Par exemple, sur Jupiter, vous auriez un poids des dizaines de fois supérieur à celui de la Terre, si extrême que cela vous briserait la colonne vertébrale. Inversement, à la surface de la Lune, la gravité est d’environ 1/4 de celle de la Terre, donc votre poids est d’environ 1/4, même si votre masse (et la quantité matérielle de particules dans votre corps) reste la même.
Un autre cas où la quantité de matière peut être constante alors que le poids fluctue est lorsque quelque chose se déplace très près de la vitesse de la lumière. Selon la théorie de la relativité d’Einstein, lorsque quelque chose se déplace extrêmement vite, approchant la vitesse de la lumière, il prend du poids. C’est pourquoi une particule de masse non nulle ne peut jamais se déplacer à la vitesse de la lumière – à mesure que sa vitesse augmente, sa masse augmente également, ce qui rend son accélération plus difficile. Les besoins énergétiques pour poursuivre l’accélération à la vitesse de la lumière sont infinis, supérieurs à la quantité totale d’énergie dans l’univers.