Материя постоянно изменяется. Узнайте о трех состояниях вещества: газообразном, жидком и твердом, и поймите разницу между химическими и физическими изменениями в веществе.
Вспомните из предыдущего урока, что все вокруг вас — это материя, и эта материя может иметь физические и химические свойства. Точно так же, как материя может иметь физические и химические свойства.
Фазовые изменения
Когда вы кипятите воду, что содержится в пузырьках? Горячий воздух? Кислород? Водяной пар? Не расстраивайтесь, если вы не знаете ответа; это вопрос, на который часто дают неправильный ответ. Чтобы ответить на него, нам сначала нужно определить, что происходит с частицами в воде. Когда вы добавляете энергию частицам вещества, нагревая его на плите, это вызывает повышение температуры, а это означает, что частицы движутся быстрее. Если они будут двигаться достаточно быстро, температура в конце концов перестанет повышаться, и начнут образовываться пузыри. Вы только что достигли точки кипения. Если температура перестанет повышаться, то куда пойдет вся эта дополнительная энергия? Он используется для превращения жидкой воды в пар или воду в газовой фазе. То, что вы видите внутри этих пузырей, на самом деле просто водяной пар. Этот переход из жидкости в газ называется фазовым переходом.
Превращение кипящей воды в пар является примером фазового перехода.
Фазовый переход – это переход вещества из одного состояния в другое. Возможно, вы уже знаете три распространенных состояния материи: твердое, жидкое и газообразное. Твердые тела имеют определенную форму и объем, а это означает, что они в большинстве своем сохраняют свою форму и не могут быть сжаты. Если бы вы добавили энергию к веществу в его твердом состоянии, оно превратилось бы в жидкость. Это называется плавлением, а обратный процесс — замерзанием. Жидкости имеют определенный объем, но не определенную форму, что означает, что они принимают форму своего сосуда, но, как и твердые тела, они не сжимаемы. Гидравлика и автомобильные тормоза работают потому, что жидкости несжимаемы, но при этом способны течь. Теперь, если бы мы достаточно нагрели эту жидкость, она превратилась бы в газ. Это называется парообразованием, а обратный процесс – конденсацией . Вы можете заметить, что в теплый день на поверхности холодного напитка образуются капли воды. Вот что происходит, когда водяной пар в воздухе охлаждается после контакта с холодным напитком. Газы не имеют определенной формы или определенного объема. Они примут форму своего сосуда, и их можно будет сжать.
Итак, вернемся к пузырькам в кипящей воде: теперь мы знаем, что они наполнены водяным паром, но почему они всплывают на поверхность? Газы намного менее плотны, чем жидкости, поэтому они поднимаются на поверхность жидкости. Все эти переходы, которые я только что обсуждал, являются фазовыми изменениями, а это означает, что частицы по-прежнему имеют тот же состав (лед, вода и пар — все это H 2 O), но находятся в другом состоянии.
Физические изменения
Фазовые изменения являются примерами более крупной категории изменений, называемых физическими изменениями. Физическое изменение не влияет на состав вещества. Другие типы физических изменений включают изменения формы. Например, когда вы разбиваете консервную банку, точите карандаш или режете лист бумаги, вы не меняете того, с чего вы начали. Вы просто меняете его форму. У вас все еще есть те же самые атомы и молекулы, связанные почти таким же образом. Даже намагничивание скрепки является примером физического изменения.
Химические изменения
Итак, что, если вы возьмете только что отрезанный лист бумаги и подожжете его? У тебя еще есть бумага? Если вы сожжете бумагу, то то, что вы собираетесь произвести, по-прежнему будет иметь те же атомы, что и исходная бумага, но они перегруппируются и создадут совершенно новые вещества с совершенно другими свойствами. Этот тип изменения называется химическим изменением. Химическое изменение – это изменение, которое включает превращение в новое вещество. Часто мы будем называть эти реакции химическими. Примеры химических изменений включают ржавление железа, выпечку пирога, переваривание обеда и потускнение серебра.
Одна вещь, которую следует помнить об обоих типах изменений, заключается в том, что когда они происходят, количество материи и количество атомов, с которыми вы начали, всегда остаются неизменными. Физические и химические изменения никогда не приведут к изменению количества вещества, которое вы получите. Например, когда вы кипятите воду, уровень воды может опускаться, но ваша вода не исчезает. Он просто преобразуется в другую форму: пар. Кроме того, после того, как вы закончите жечь костер, может показаться, что все, что у вас осталось, это пепел, и что-то по пути исчезло. На самом деле произошло то, что вы создали много углекислого газа, который был выпущен в атмосферу. Материя в этом процессе фактически не разрушалась.
Резюме
Итак, резюмируя всю эту информацию: материя постоянно меняется вокруг нас. Различают два основных типа изменений: физические и химические. Физические изменения могут быть либо изменениями состояния (изменения между жидкостями, твердыми телами и газами), либо изменениями формы (такими как резка, разбивание или изгибание). В любом случае то, что у вас получится, будет иметь тот же состав, что и то, с чего вы начали. Если материя подвергается химическому изменению, атомы перестраиваются и образуют совершенно новые вещества с другими химическими формулами и другими свойствами (например, когда растение использует солнечный свет, воду и углекислый газ для производства углеводов и кислорода). Как при физическом, так и при химическом изменении материя сохраняется, а это означает, что во время процесса частицы не создаются и не уничтожаются.