化学 - 我们周围的物质

引言

• 宇宙中发现的一切都是由某些物质构成的，科学家将其命名为“物质”。例如，我们吃的食物、我们呼吸的空气、石头、云彩、星星、植物、动物、水、灰尘，所有这些都被归类为物质。

物质微粒的特征

• 物质的微粒非常小，通常肉眼无法看到。

• 物质的微粒在不断地运动，这被称为“动能”。

• 微粒的动能与温度直接相关，温度升高，运动速度也随之增加。

• 物质的微粒之间存在吸引力，因此它们相互吸引。

• 微粒之间的吸引力将微粒结合在一起；但是，吸引力的强度因物质种类而异。

物质的状态

• 物质有以下三种状态：

• 固态

• 液态

• 气态

• 让我们简要地讨论一下：

固态

• 所有固体材料都具有确定的形状、明显的边界和固定的体积。

• 大多数固体材料的压缩性可以忽略不计。

• 所有固体材料在受到外力作用时都有保持其形状的自然趋势。

• 固体材料可以在外力作用下断裂，但很难改变其形状，因为它们是刚性的。

液态

• 与固体不同，液体没有固定的形状；但是，它们具有固定的体积。

• 液体占据其所盛容器的形状。

• 液体具有流动和改变形状的特性。

气态

• 以空气形式存在的物质，既不是固体也不是液体，被称为气体。例如，氧气、氮气、氢气等。

• 与固体不同，气体没有确定的尺寸和形状。

• 诸如液化石油气（LPG – 用于烹饪）和压缩天然气（CNG – 用于车辆燃料）等气体具有很高的压缩性；因此，大量的燃气可以压缩到一个小气瓶中，便于运输。

• 气体通常表现出非常快地扩散到其他气体中的特性。这就是为什么我们可以闻到（无论是好闻的还是难闻的）远处的气味的原因。

物质可以改变状态

• 水可以以三种状态存在，例如冰为固态；水（H2O）为液态；水蒸气为气态。下图说明了水在不同状态下的转变：

• 固体熔化并转变为液体（在给定的大气压下）的温度称为“熔点”。

• 固体的熔点表明其微粒间吸引力的强度。

• 冰的熔点为 273.16 K，即 0⁰ C。

• 熔化过程（即固态转变为液态）称为熔化。

• 在给定大气压下，将 1 kg 固体材料转变为液体材料所需的热能称为潜热。

• 液体在给定大气压下开始沸腾的温度称为“沸点”。

• 水的沸点为 373 K，即 100⁰C。

• 物质直接从固态转变为气态而不转变为液态（反之亦然）的现象称为“升华”。

• 液体在低于其沸点的任何温度下转变为蒸汽的现象称为“蒸发”。

• 固体二氧化碳 (CO₂) 在高压下储存。

• 一旦压力降低到 1 个大气压，固体 CO₂ 会直接转化为气态。

• 大气压 (atm) 是测量气体施加压力的单位，压力的单位是帕斯卡 (Pa)；1 个大气压 = 1.01 × 105 Pa。

物质的第四种状态

• 等离子体是包含超高能和超激发粒子的一种状态。

• 超激发粒子以离子化气体的形式存在。例如，荧光管（包含氦气）和霓虹灯（包含氖气）包含等离子体。