聆听与学习科学/物质状态
科学认为任何可观察到的具有质量和体积的物理物体都是物质。最近的发现提出了许多关于物质的新问题。但首先，我们将使用物质的传统定义。
测量必须以标准的方式进行。标准为我们所有人提供了一种通用的理解方式。国际单位制是米制系统的一种现代形式。它缩写为SI单位。它被广泛用于国际上。SI系统使用MKS系统进行基本测量。m代表米，用于测量长度。k代表千克，用于测量质量。s代表秒，用于测量时间。
CGS系统是米制系统的变体。它也被广泛使用。c代表厘米，用于测量长度。g代表克，用于测量质量。s代表秒，用于测量时间。CGS系统与SI系统非常兼容。它只是使用更小的单位。长度用厘米代替米。质量用克代替千克。CGS系统可以轻松地转换为SI系统，反之亦然。例如，100厘米等于1米。1000克等于1千克。
所有物质都有质量。质量的SI单位是千克或kg。1kg等于1000克。我们有时会将“重量”和“质量”互换使用。如果我们想用牛顿表示我们的重量，我们需要将质量乘以加速度。地球对所有靠近它的物质都施加一个吸引力。这被称为重力。这种力在地球上是均匀的。由重力引起的加速度称为“g”。地球重力引起的加速度“g”的值为9.8m/s。如果我们的质量为50kg，并且想用牛顿表示重量，则它将等于50乘以9.8，等于491牛顿。因此，质量为50kg的人在地球上的重量为491牛顿。由于重力在地球上是均匀的，我们不用牛顿来表示重量。我们很方便地，并且有点松散地将我们的重量表示为50kg。当然，我们在月球上的重量会不同。这是因为月球的重力远小于地球的重力。同一个人在地球上重491牛顿，在月球上仅重81.5牛顿。
所有物质都有体积。体积是三维空间。体积的SI单位是立方米。升也是一个用于测量体积的公制单位。一升等于10厘米的立方。也就是说，一升等于1000立方厘米。我们通常将立方厘米缩写为cc。因此，一升等于1000立方厘米或cc。较小的体积以毫升或ml为单位测量。一毫升等于一升的千分之一。也就是说，一升等于1000毫升或ml。一毫升等于一立方厘米。一毫升等于一cc。一立方米等于1000升。根据我们测量的体积大小，我们可以使用立方米，或者我们可以使用升，或者我们可以使用毫升或ml。
密度是单位体积的质量。我们使用希腊字母ρ来表示密度。密度等于质量除以体积。等于M除以V。密度的SI单位是千克每立方米，表示为kg/m³。密度的CGS单位是克每立方厘米（cc）。立方厘米也可以称为毫升。水的密度在4摄氏度时为1克/cc。铁的密度为7.8克/cc。空气的密度为0.00198克/cc。
比重用于测量物质的相对密度。使用的标准物质是水。我们测量物质的密度相对于水的密度。比重等于物质的密度除以水的密度。比重是相同单位的比率。因此，比重没有单位或无量纲。由于水的密度为1克/厘米³，因此比重在数值上等于密度。水的比重为1。铁的比重为7.8。空气的比重为0.00198。
物质可以存在于四种可能的状态之一。物质可以是固体、液体、气体或等离子体。这些物质状态也可以称为物质的相。同一种物质可以改变其相，从一种转变为另一种。例如，液态水可以变成固态冰或气态水蒸气。
固体是一种结构上刚性的物质状态。固体抵抗其形状或体积的变化。固体中的原子彼此紧密结合。通常，结合结构在几何上是对称的。在某些情况下，固体具有晶体结构。具有晶体结构的固体的一些例子包括钻石、盐和糖。大多数无机固体是多晶体。当许多微小的晶体融合在一起时，它们被称为多晶体。大多数金属都具有多晶结构。岩石和陶瓷也是多晶物质的例子。当固体没有几何对称的键合时，则称其具有非晶结构。玻璃、蜡、塑料是具有非晶结构的固体的例子。固体中的原子不是静止的。它们保持振动。振动发生在原子水平。因为振动发生在原子水平，所以我们看不到这些振动。这些振动具有动能。这些振动的程度可以改变。当我们施加热能时，振动会增加。
When more heat is applied, the state of the matter can change. For example, when a metal is sufficiently heated it will melt, and will become a liquid.
从事固体结构工作的工程师对固体的机械性能很感兴趣。其中一些性质包括：抗拉强度。这是固体抵抗拉伸的能力。抗压强度。这是固体抵抗压缩的能力。弹性，这是固体在变形后恢复到原始形状的趋势，例如，当我们拉伸并松开橡皮筋时，它会恢复到原来的形状。
断裂韧性。这是抵抗裂纹的能力。我们通常将其称为脆性。例如，玻璃是脆性的。它容易破裂。
延展性。在不发生断裂或破裂的情况下发生变形的能力。例如，黄金非常具有延展性。这种特性使黄金易于制成珠宝。
这些和其他机械性能对于工程应用非常重要。在设计结构、机械和设备时，工程师会利用许多这些性能。
固体也具有热性能，例如导热性、比热容、潜热等。工程师在设计时也会用到这些性能。
液体没有固定的结构。原子不像固体那样紧密结合。原子有更大的自由活动空间。液体流动并占据容器的形状。液体中的原子也会振动。当施加热量时，振动会增强。与固体不同，这会导致液体四处移动。例如，当水在炉子上加热时，较热的水会向上流动。较冷的水会向下流动。这会导致沸水中产生对流。这种对流现象是肉眼可见的。当施加更多热量时，液体蒸发并变成气体。
气体没有固定的结构。原子之间没有结合。容器中的气体将扩散并占据容器的所有部分。例如，你所坐房间里的空气占据了整个房间。气体中的原子具有更大的动能。单个原子自由地四处移动。例如，如果我们点燃蜡烛，蜡烛的烟雾将扩散并蔓延到整个房间。当对气体施加热量时，原子的动能增加，气体膨胀。
当气体被电离时，电子会从原子中分离出来。在这种状态下，气体变成等离子体。例如，在霓虹灯或日光灯中，气体被电离。电离气体允许电流通过。这就是日光灯的工作原理。等离子体状态在地球上并不常见，我们可能没有意识到等离子体状态。我们可能会惊讶地发现，宇宙中的大部分物质都处于等离子体状态。这是因为所有恒星中的气体都处于等离子体状态。宇宙中估计有300个六万亿颗恒星。了解到这一点，我们可能会认识到等离子体也是物质的一种重要状态。
物质可以从一种状态转变为另一种状态。这称为相变。热量在物质状态变化中起主要作用。水在自然状态下是液体。当水被加热到100摄氏度时，它会蒸发成气体，我们称之为水蒸气。当水冷却到0摄氏度时，它会变成固体冰。因此，水可以以固体、液体或气体的形式存在。当物质被加热时，基本上物质中的分子会变得活跃。分子开始振动。这种振动可以在许多维度上发生，具体取决于它们是处于固体、液体还是气体状态。当分子变得活跃时，它们具有更大的动能。热量基本上会增加物质分子动能。
当液体被加热时，它会变成气体。液体变成气体的温度称为沸点。当液体被冷却时，它会变成固体。液体变成固体的温度称为凝固点。当固体被加热时，它会熔化成液体。固体变成液体的温度称为熔点。沸点、熔点和凝固点对于不同的物质是不同的。
水在自然状态下是液体。它的沸点为100摄氏度（°C）。它的凝固点为0°C。
铁在自然状态下是固体。铁的熔点为1538°C。当加热到此温度时，铁会变成液体。在制造铁的熔炉中，它处于液态。通常将其浇铸成模具。冷却至室温后，它会变成固体。铁的沸点为2861°C。当加热到此温度时，铁会变成气体。在许多恒星中，铁和许多金属都以气体的形式存在。
氧气在自然状态下是气体。氧气的沸点为-183°C。当氧气冷却到-183°C时，它会变成液体。液氧用于医疗目的。登山者在高海拔地区和水下潜水员也会携带液氧。氧气的凝固点为-219°C。当氧气冷却到-219°C时，它会变成固体。
物质的自然状态可以是固体、液体或气体，但可以通过加热或冷却将其转变为另一种状态。