物質：性質、混合物及物理變化與化學變化

物質是所有具有質量並佔據空間的東西。它包括你可以拿著的固體、可以倒出的液體以及擴散並填滿空間的氣體。物質的狀態不僅僅是標籤。它們描述了粒子的行為。在固體中，粒子緊密排列並主要在原地振動，這有助於固體保持形狀。在液體中，粒子仍然靠近但可以相互滑動，使液體能夠流動。在氣體中，粒子自由移動並擴散，這就是為什麼氣體可以填滿房間或充氣氣球。從粒子行為的角度思考，使物質不再神秘且更具可預測性。

物質具有幫助你識別材料並選擇它們用於工作的性質。有些性質是通過感官觀察到的，例如顏色、質地、氣味和光澤。其他性質是測量的，例如質量、體積、密度和溫度。密度有助於解釋浮沉。兩個物體可能大小相同但質量不同。一塊重石頭會下沉，而一塊乾木頭可能會浮起。有些性質與物質如何與能量相互作用有關。金屬通常導熱良好，這對於烹飪很有用，但如果不小心處理也可能會造成燙傷。有些材料導電，而其他材料絕緣。這些性質影響工具設計、建築選擇和安全規則。

物質的變化可以分為物理變化和化學變化。物理變化改變形式、狀態或排列而不創造新物質。融化冰、凍結水、剪紙、拉伸橡膠和將糖溶解在水中都是物理變化。化學變化創造具有不同性質的新物質。燃燒木材會產生灰燼和氣體。鐵與氧氣和水分反應會形成鐵鏽。烹飪可能會引起化學變化，改變味道、質地和結構。化學變化通常涉及能量變化，例如燃燒釋放的熱量或某些反應中吸收的熱量。關鍵的區別是化學變化通常難以用簡單的方法逆轉。

混合物是未化學結合成新物質的物質組合。許多日常材料是混合物：土壤、空氣、加糖的茶、湯、混凝土，甚至許多用於工具的金屬。混合物可以通過利用不同的性質來分離。過濾可以在粒子大於過濾孔時將固體與液體分開。沉降可以分離隨時間下沉的較重粒子。篩分可以按大小分離粒子。蒸發可以將溶解的固體從液體中分離出來，例如從鹹水中分離鹽。蒸餾可以在安全加熱和冷凝蒸氣時分離具有不同沸點的液體。了解分離方法有助於水的淨化、烹飪、農業，甚至回收。

熱和溫度對物質有很大影響。加熱通常會增加粒子的運動，這可能導致膨脹、融化、蒸發和更快的溶解。冷卻會減慢粒子的運動，這可能導致收縮、凝結和凍結。這在現實生活中很重要。罐蓋在加熱後可能會鬆動，因為金屬會略微膨脹。當溫暖潮濕的空氣遇到冷表面並凝結成水汽時，早晨的露水就會形成。當水在小縫隙中凍結並膨脹時，道路可能會開裂。人們在烹飪、儲存食物、乾燥農作物以及使用必須應對天氣變化的材料建造時，會有意識地利用這些效果。

學習物質是實用的力量。它幫助你預測結果並避免錯誤。你會學到為什麼有些容器適合裝熱液體而有些不適合。你會學到為什麼清潔水需要適當的過濾，有時還需要煮沸。你會學到為什麼某些材料在戶外更耐用。物質不僅僅是“東西”。它是物理世界的工具箱，理解它有助於人們更安全地建造、修理、烹飪、耕作和生活。

測驗 1

• 說出物質的三種常見狀態。
• 粒子在固體和氣體中如何表現不同？

測驗 2

• 說出物質的兩個可測量性質。
• 哪種性質有助於解釋浮沉？

測驗 3

• 舉一個物理變化的例子。
• 舉一個化學變化的例子。

測驗 4

• 什麼是混合物？
• 說出兩種分離混合物的方法。

測驗 5

• 說出熱對物質影響的一種方式。
• 說出一個依賴於物質變化的日常生活任務。