化學 - 我們周圍的物質

引言

• 宇宙中發現的一切都是由某些物質構成的，科學家將其命名為“物質”。例如，我們吃的食物、我們呼吸的空氣、石頭、雲彩、星星、植物、動物、水、灰塵，所有這些都被歸類為物質。

物質微粒的特徵

• 物質的微粒非常小，通常肉眼無法看到。

• 物質的微粒在不斷地運動，這被稱為“動能”。

• 微粒的動能與溫度直接相關，溫度升高，運動速度也隨之增加。

• 物質的微粒之間存在吸引力，因此它們相互吸引。

• 微粒之間的吸引力將微粒結合在一起；但是，吸引力的強度因物質種類而異。

物質的狀態

• 物質有以下三種狀態：

• 固態

• 液態

• 氣態

• 讓我們簡要地討論一下：

固態

• 所有固體材料都具有確定的形狀、明顯的邊界和固定的體積。

• 大多數固體材料的壓縮性可以忽略不計。

• 所有固體材料在受到外力作用時都有保持其形狀的自然趨勢。

• 固體材料可以在外力作用下斷裂，但很難改變其形狀，因為它們是剛性的。

液態

• 與固體不同，液體沒有固定的形狀；但是，它們具有固定的體積。

• 液體佔據其所盛容器的形狀。

• 液體具有流動和改變形狀的特性。

氣態

• 以空氣形式存在的物質，既不是固體也不是液體，被稱為氣體。例如，氧氣、氮氣、氫氣等。

• 與固體不同，氣體沒有確定的尺寸和形狀。

• 諸如液化石油氣（LPG – 用於烹飪）和壓縮天然氣（CNG – 用於車輛燃料）等氣體具有很高的壓縮性；因此，大量的燃氣可以壓縮到一個小氣瓶中，便於運輸。

• 氣體通常表現出非常快地擴散到其他氣體中的特性。這就是為什麼我們可以聞到（無論是好聞的還是難聞的）遠處的氣味的原因。

物質可以改變狀態

• 水可以以三種狀態存在，例如冰為固態；水（H2O）為液態；水蒸氣為氣態。下圖說明了水在不同狀態下的轉變：

• 固體熔化並轉變為液體（在給定的大氣壓下）的溫度稱為“熔點”。

• 固體的熔點表明其微粒間吸引力的強度。

• 冰的熔點為 273.16 K，即 0⁰ C。

• 熔化過程（即固態轉變為液態）稱為熔化。

• 在給定大氣壓下，將 1 kg 固體材料轉變為液體材料所需的熱能稱為潛熱。

• 液體在給定大氣壓下開始沸騰的溫度稱為“沸點”。

• 水的沸點為 373 K，即 100⁰C。

• 物質直接從固態轉變為氣態而不轉變為液態（反之亦然）的現象稱為“昇華”。

• 液體在低於其沸點的任何溫度下轉變為蒸汽的現象稱為“蒸發”。

• 固體二氧化碳 (CO₂) 在高壓下儲存。

• 一旦壓力降低到 1 個大氣壓，固體 CO₂ 會直接轉化為氣態。

• 大氣壓 (atm) 是測量氣體施加壓力的單位，壓力的單位是帕斯卡 (Pa)；1 個大氣壓 = 1.01 × 105 Pa。

物質的第四種狀態

• 等離子體是包含超高能和超激發粒子的一種狀態。

• 超激發粒子以離子化氣體的形式存在。例如，熒光管（包含氦氣）和霓虹燈（包含氖氣）包含等離子體。