Vật chất: Tính chất, Hỗn hợp, và Thay đổi Vật lý so với Hóa học

Vật chất là mọi thứ có khối lượng và chiếm không gian. Nó bao gồm các chất rắn bạn có thể cầm, chất lỏng bạn có thể đổ, và khí lan tỏa và lấp đầy một không gian. Các trạng thái của vật chất không chỉ là nhãn. Chúng mô tả cách các hạt hành xử. Trong các chất rắn, các hạt được xếp chặt chẽ và chủ yếu rung động tại chỗ, điều này giúp các chất rắn giữ hình dạng. Trong các chất lỏng, các hạt vẫn gần nhau nhưng có thể trượt qua nhau, cho phép các chất lỏng chảy. Trong các khí, các hạt di chuyển tự do và lan tỏa, đó là lý do tại sao khí có thể lấp đầy một căn phòng hoặc thổi phồng một quả bóng. Suy nghĩ theo cách hành xử của các hạt làm cho vật chất ít bí ẩn hơn và dễ dự đoán hơn.

Vật chất có các tính chất giúp bạn xác định các vật liệu và chọn chúng cho các công việc. Một số tính chất được quan sát bằng các giác quan, chẳng hạn như màu sắc, kết cấu, mùi, và độ bóng. Những tính chất khác được đo, chẳng hạn như khối lượng, thể tích, mật độ, và nhiệt độ. Mật độ giúp giải thích hiện tượng nổi và chìm. Hai vật có thể có cùng kích thước nhưng không có cùng khối lượng. Một viên đá nặng chìm trong khi một mảnh gỗ khô có thể nổi. Một số tính chất liên quan đến cách vật chất tương tác với năng lượng. Kim loại thường dẫn nhiệt tốt, điều này hữu ích cho việc nấu ăn, nhưng cũng có thể gây bỏng nếu xử lý cẩu thả. Một số vật liệu dẫn điện, trong khi những vật liệu khác cách điện. Những tính chất này hình thành thiết kế công cụ, lựa chọn xây dựng, và quy tắc an toàn.

Các thay đổi trong vật chất có thể được phân loại thành thay đổi vật lý và thay đổi hóa học. Thay đổi vật lý làm thay đổi hình thức, trạng thái, hoặc sắp xếp mà không tạo ra một chất mới. Tan chảy đá, đông nước, cắt giấy, kéo dài cao su, và hòa tan đường trong nước là những thay đổi vật lý. Thay đổi hóa học tạo ra các chất mới với các tính chất khác nhau. Đốt gỗ tạo ra tro và khí. Gỉ sét hình thành khi sắt phản ứng với oxy và độ ẩm. Nấu ăn có thể gây ra những thay đổi hóa học làm thay đổi hương vị, kết cấu, và cấu trúc. Thay đổi hóa học thường liên quan đến sự thay đổi năng lượng, chẳng hạn như nhiệt được giải phóng khi đốt hoặc nhiệt được hấp thụ trong một số phản ứng. Một sự khác biệt chính là thay đổi hóa học thường khó đảo ngược bằng các phương pháp đơn giản.

Hỗn hợp là sự kết hợp của các chất không được liên kết hóa học thành một chất mới. Nhiều vật liệu hàng ngày là hỗn hợp: đất, không khí, trà với đường, súp, bê tông, và thậm chí nhiều kim loại được sử dụng trong công cụ. Hỗn hợp có thể được tách ra bằng cách tận dụng các tính chất khác nhau. Lọc tách các chất rắn ra khỏi chất lỏng khi các hạt lớn hơn lỗ lọc. Lắng đọng tách các hạt nặng chìm theo thời gian. Sàng lọc tách các hạt theo kích thước. Bay hơi tách các chất rắn hòa tan ra khỏi chất lỏng, như muối từ nước mặn. Chưng cất có thể tách các chất lỏng có điểm sôi khác nhau khi bạn có thể an toàn đun nóng và ngưng tụ hơi. Hiểu các phương pháp tách giúp trong việc làm sạch nước, nấu ăn, nông nghiệp, và thậm chí tái chế.

Nhiệt và nhiệt độ ảnh hưởng mạnh mẽ đến vật chất. Đun nóng thường làm tăng chuyển động của các hạt, điều này có thể gây ra sự giãn nở, tan chảy, bay hơi, và hòa tan nhanh hơn. Làm lạnh làm chậm các hạt, điều này có thể gây ra sự co lại, ngưng tụ, và đông lạnh. Điều này quan trọng trong cuộc sống thực. Nắp lọ có thể lỏng ra sau khi được làm ấm vì kim loại giãn nở một chút. Sương sớm hình thành khi không khí ấm, ẩm gặp bề mặt lạnh và hơi nước ngưng tụ. Đường có thể nứt khi nước đóng băng trong các khe nhỏ và giãn nở. Mọi người sử dụng những hiệu ứng này một cách có chủ đích khi nấu ăn, bảo quản thực phẩm, làm khô cây trồng, và xây dựng với các vật liệu phải chịu đựng sự thay đổi thời tiết.

Học về vật chất là sức mạnh thực tiễn. Nó giúp bạn dự đoán kết quả và tránh sai lầm. Bạn học được tại sao một số bình chứa an toàn cho chất lỏng nóng và những bình khác thì không. Bạn học được tại sao nước sạch cần được lọc đúng cách và đôi khi cần đun sôi. Bạn học được tại sao một số vật liệu tồn tại lâu hơn ngoài trời. Vật chất không chỉ là "đồ vật." Nó là bộ công cụ của thế giới vật lý, và hiểu biết về nó giúp mọi người xây dựng, sửa chữa, nấu ăn, làm nông, và sống an toàn hơn.

Câu hỏi 1

• Hãy nêu ba trạng thái phổ biến của chất.
• Các hạt hành xử khác nhau như thế nào trong một chất rắn so với một khí?

Câu hỏi 2

• Nêu hai tính chất có thể đo được của vật chất.
• Tính chất nào giúp giải thích hiện tượng nổi và chìm?

Câu hỏi 3

• Cho một ví dụ về một thay đổi vật lý.
• Cho một ví dụ về một thay đổi hóa học.

Câu hỏi 4

• Hỗn hợp là gì?
• Nêu hai cách để tách một hỗn hợp.

Câu hỏi 5

• Nêu một cách mà nhiệt ảnh hưởng đến vật chất.
• Nêu một nhiệm vụ trong cuộc sống hàng ngày phụ thuộc vào sự thay đổi của vật chất.