哈佛的科学课
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为什么物质是可触摸的?

DJ宣布,接下来是主办者自创的用来体现原子核变化的舞蹈。立刻,包括职业摔跤手在内的所有人都以最快速度跑出了舞会现场。真是遗憾,主办者本来打算利用这支舞向人们解释原子核能量的,那么现在,我们将不得不等到第6课再一起讨论。

不过正好,我们可以趁这个机会回答前一课提出的问题:为什么在原子结构大部分为真空的情况下,我们还能触摸到物质(包括我们自己)呢?我们的身体是不是真的有那么多孔?

答案的关键在于,分子都是相互联系的。在固体状态下,分子的联系非常紧密以至于难以分开。我们感受到了这种抵抗力,因此给这种物质起名为“固体”。但在某些固体中,例如黄油,分子间的联系并不那么紧密,这种物质感觉起来就很软、很滑。

在液体状态下,分子间的联系就更加松散。我们可以把手指浸入液体中,水分子在手指周围流动。然而,水分子仍然联系在一起,作为一个整体流动。我们感受到的这种抵抗力比较弱,因此称这种物质为“液体”。

现在停下来想一想,我们真正懂得液体的本质了吗?那么接下来的问题就是:水分子是不是比岩石分子更湿润?这可不是脑筋急转弯。这个问题有一个绝对科学化的答案。试一试更有效的方法,请拿出一张纸,至少写下两个句子以说明你的观点,并且还要至少说出一条理由来解释你的答案。

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停下来,想一想

阅读含有大量信息的材料时,使用阅读技巧可以更有效地理解并领会其中最重要的信息。其中,一种很有效的阅读方法就是大致浏览一课的全部内容,并用自己的语言概括其主要意思。

下面大家就来试试这个方法。浏览第4课,选出你认为最重要的信息,并用自己的语言把它写下来,确保简短、清楚,不要超过一页。

完成之后,大家可以把自己所写的与下面用红色标注的摘要做一个比较。用红色标注的摘要由一位专业摘要作家所写。比较一下你们的摘要有什么异同。

第4课内容的专业摘要

能量能够引起物体的变化,例如移动、温度升高、融化甚至是沸腾。并且,能量存在于不同的形式之中,例如动能、化学能、电能和光能。

原子和分子处于不停的运动之中。我们所感受到的热实际上就是原子与分子的动能。物体越热,其分子和原子的运动也就越剧烈。

能量的形式很容易发生转变,但无论如何,能量的总量总是保持不变。能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,这就叫作能量守恒定律。

固体、液体和气体的区别就在于分子的运动形式不同。在固体状态下,我们可以说,分子几乎不能移动,且其周围的分子也不会发生改变。而在液体状态下,分子与周围其他分子虽仍有关联,但却不如固体状态下那么紧密。这也就解释了为什么液体能够自由流动且随意改变形状。最后,在气体状态下,分子的运动加快,并和周围其他分子几乎没有联系。

分子内各原子之间的联系比分子之间的联系更加紧密,因此,原子比分子更难分开。

化学反应,例如燃烧,会释放出能量。这是因为生成物所包含的化学能比反应物少。