Materija: īpašības, maisījumi un fiziskās pret ķīmiskajām izmaiņām

Materija ir viss, kam ir masa un kas aizņem vietu. Tajā ietilpst cietvielas, ko var turēt, šķidrumi, ko var ielej, un gāzes, kas izplatās un aizpilda telpu. Materijas stāvokļi nav tikai apzīmējumi. Tie apraksta, kā daļiņas uzvedas. Cietvielās daļiņas ir cieši sakārtotas un galvenokārt vibrē vietā, kas palīdz cietvielām saglabāt formu. Šķidrumos daļiņas joprojām paliek tuvu, bet var slidināties viena gar otru, ļaujot šķidrumiem plūst. Gāzēs daļiņas brīvi pārvietojas un izplatās, tāpēc gāzes var aizpildīt istabu vai piepūst balonu. Domāšana par daļiņu uzvedību padara materiju mazāk noslēpumainu un prognozējamāku.

Materijai ir īpašības, kas palīdz identificēt materiālus un izvēlēties tos darbiem. Dažas īpašības tiek novērotas ar maņām, piemēram, krāsa, tekstūra, smarža un spīdums. Citas tiek mērītas, piemēram, masa, tilpums, blīvums un temperatūra. Blīvums palīdz izskaidrot peldēšanu un grimšanu. Divi objekti var būt vienāda izmēra, bet ne vienādas masas. Smags akmens grimst, kamēr gabals sausas koksnes var peldēt. Dažas īpašības attiecas uz to, kā materija mijiedarbojas ar enerģiju. Metāli bieži labi vada siltumu, kas ir noderīgi gatavošanai, bet tas var arī izraisīt apdegumus, ja ar tiem nepareizi rīkojas. Daži materiāli vada elektrību, kamēr citi izolē. Šīs īpašības ietekmē rīku dizainu, būvniecības izvēles un drošības noteikumus.

Izmaiņas materijā var grupēt fiziskajās izmaiņās un ķīmiskajās izmaiņās. Fiziskās izmaiņas maina formu, stāvokli vai sakārtojumu, neizveidojot jaunu vielu. Saldēšana, ūdens sasalšana, papīra griešana, gumijas stiepšana un cukura izšķīdināšana ūdenī ir fiziskas izmaiņas. Ķīmiskās izmaiņas rada jaunas vielas ar atšķirīgām īpašībām. Koksnes dedzināšana rada pelnus un gāzes. Rūsēšana notiek, kad dzelzs reaģē ar skābekli un mitrumu. Gatavošana var izraisīt ķīmiskas izmaiņas, kas maina garšu, tekstūru un struktūru. Ķīmiskās izmaiņas bieži ietver enerģijas izmaiņas, piemēram, siltumu, ko izdala dedzināšana vai siltumu, ko uzsūc dažās reakcijās. Galvenā atšķirība ir tā, ka ķīmiskās izmaiņas parasti ir grūti atgriezeniskas, izmantojot vienkāršas metodes.

Maisījumi ir vielu kombinācijas, kas nav ķīmiski saistītas jaunā vielā. Daudzi ikdienas materiāli ir maisījumi: zeme, gaiss, tēja ar cukuru, zupa, betons un pat daudzi metāli, kas tiek izmantoti rīkos. Maisījumus var atdalīt, izmantojot dažādas īpašības. Filtrēšana atdala cietvielas no šķidrumiem, kad daļiņas ir lielākas par filtra caurumiem. Nosēšanās atdala smagākas daļiņas, kas laika gaitā grimst. Sietošana atdala daļiņas pēc izmēra. Iztvaikošana atdala izšķīdušas cietvielas no šķidrumiem, piemēram, sāli no sāļā ūdens. Destilācija var atdalīt šķidrumus ar atšķirīgām vārīšanās temperatūrām, kad jūs varat droši sildīt un kondensēt tvaikus. Izpratne par atdalīšanas metodēm palīdz ūdens attīrīšanā, gatavošanā, lauksaimniecībā un pat pārstrādē.

Siltums un temperatūra spēcīgi ietekmē materiju. Sildīšana parasti palielina daļiņu kustību, kas var izraisīt paplašināšanos, kušanu, iztvaikošanu un ātrāku izšķīšanu. Dzesēšana palēnina daļiņas, kas var izraisīt saraušanos, kondensāciju un sasalšanu. Tas ir svarīgi reālajā dzīvē. Burka vāks var atslābt pēc sildīšanas, jo metāls nedaudz paplašinās. Rīta rasa veidojas, kad silts, mitrs gaiss saskaras ar aukstu virsmu un ūdens tvaiks kondensējas. Ceļi var plaisāt, kad ūdens sasalst mazās spraugās un paplašinās. Cilvēki šos efektus izmanto apzināti, gatavojot, uzglabājot pārtiku, žāvējot ražu un būvējot ar materiāliem, kas jāspēj izturēt laika apstākļu izmaiņas.

Materijas apguve ir praktiska vara. Tā palīdz prognozēt rezultātus un izvairīties no kļūdām. Jūs uzzināt, kāpēc daži trauki ir droši karstiem šķidrumiem, bet citi nav. Jūs uzzināt, kāpēc tīram ūdenim nepieciešama pareiza filtrācija un dažreiz vārīšana. Jūs uzzināt, kāpēc noteikti materiāli ilgāk kalpo ārā. Materija nav tikai "lietas." Tā ir fiziskā pasaules rīku komplekts, un tās izpratne palīdz cilvēkiem būvēt, labot, gatavot, lauksaimniekot un dzīvot drošāk.

Testa 1

• Nosauc trīs parastos materiālu stāvokļus.
• Kā daļiņas uzvedas atšķirīgi cietā vielā salīdzinājumā ar gāzi?

Testa 2

• Nosauciet divas mērāmas materiāla īpašības.
• Kāda īpašība palīdz izskaidrot peldēšanu un grimšanu?

Testa 3

• Miniet vienu fiziskas izmaiņas piemēru.
• Miniet vienu ķīmiskas izmaiņas piemēru.

Testa 4

• Kas ir maisījums?
• Nosauciet divus veidus, kā atdalīt maisījumu.

Testa 5

• Nosauciet vienu veidu, kā siltums ietekmē materiju.
• Nosauciet vienu ikdienas uzdevumu, kas ir atkarīgs no materijas izmaiņām.