物质有四种状态:固体、液体、气体和等离子体。通常,物质的状态可以通过增加或减少热能而改变。例如,加热可以把冰融化成液态水,把水变成蒸汽。
“物质”一词是指宇宙中具有质量并占据空间的一切事物。所有物质都是由元素的原子组成的。有时原子紧密地结合在一起,而有时原子则分散得很广。
物质的状态通常是根据可以看到或感觉到的性质来描述的。感觉坚硬并保持固定形状的物质称为固体;感觉潮湿并保持体积但不保持形状的物质称为液体。能改变形状和体积的物质称为气体。
一些化学入门教材将固体、液体和气体称为物质的三种状态,但更高级的教材将等离子体视为物质的第四种状态。和气体一样,等离子体可以改变体积和形状,但与气体不同的是,它也可以改变电荷。
同一元素、化合物或溶液的行为可能因其物质状态的不同而大不相同。例如,固体水(冰)摸起来又硬又冷,而液体水是湿的和流动的。然而,需要注意的是,水是一种非常不寻常的物质:当它形成晶体结构时,它不是收缩,而是膨胀。
固体有一定的形状和体积,因为组成固体的分子紧密地聚集在一起,并且移动缓慢。固体通常是结晶体;晶体固体的例子包括食盐、糖、钻石和许多其他矿物。当液体或气体冷却时,有时会形成固体;冰是冷却后的液体变成固体的一个例子。固体的其他例子包括室温下的木材、金属和岩石。
液体有一定的体积,但呈容器的形状。液体的例子包括水和油。气体在冷却时可能会液化,就像水蒸气一样。当气体中的分子减速并失去能量时,就会发生这种情况。固体受热时会液化;熔岩是固体岩石的一个例子,由于高温而液化。
气体既没有一定的体积也没有一定的形状。有些气体可以看见和感觉到,而另一些气体对人类来说是无形的。气体的例子有空气、氧气和氦气。地球的大气层由氮、氧和二氧化碳等气体组成。
等离子体既没有一定的体积也没有一定的形状。等离子体通常出现在电离气体中,但它与气体不同,因为它具有独特的性质。自由电荷(不与原子或离子结合)使等离子体导电。等离子体可通过加热和电离气体形成。等离子体的例子包括星星、闪电、荧光灯和霓虹灯。
科学家们一直在发现新的物质状态!除了物质的四种主要状态外,其他状态还包括超流体、玻色-爱因斯坦凝聚体、费米子凝聚体、里德堡分子、量子霍尔态、光子物质和水滴。
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