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物质的属性是指物质所具有的一般性质、特点.物质的属性有很多,例如我们学过的物质的熔点、密度等等,利用物质的这些属性可以鉴别物质,可以根据实际需要来选用物质,所以了解物质的一些属性,对于生产、生活都有重要意义.下面给大家介绍几种常见的物质属性.
一、硬度
硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力.根据不同的实验方法,硬度值的物理意义有所不同.
1822年,德国矿物学家摩斯提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体,按照软硬程度分为十级:它们依次为滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石,这就是所谓的摩氏硬度计.
利用摩氏硬度计测定矿物硬度的方法很简单.将预测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划,如某一矿物能划动方解石,说明其硬度大于方解石,但又能被萤石所划动,说明其硬度小于萤石,则该矿物的硬度为3到4之间,可写成3-4.日常生活中,我们也可以根据上述方法用指甲(硬度为2.5)和小刀(硬度为5.5)来粗略的划分物体的硬度.因而物体的硬度可粗略分为:小于指甲(<2.5)、指甲与小刀之间(2.5-5.5)和大于小刀(>5.5)三个级别.牙齿是人体中最坚硬的部分,牙釉质的物理硬度高达9.这种测定硬度的方法叫刻划法.
知道了物质的硬度,人们运用硬度值大的材料制作刀具、模具和耐磨性要求高的零件等.如人们利用自然界最硬材料——金刚石,制作划玻璃的刀具,制作钻井用的钻头等.人们还利用硬度大的材料制成的磨具对金属材料、硬质合金制品、陶瓷材料、宝石等进行打磨加工成所需要的产品.另外一些硬度较小的物质也有广泛的用途,如制作铅笔芯用的石墨、制作导线用的铜、制作门窗用的铝合金等等.
二、透明度
透明度指物体透过可见光波的能力.
自然界没有绝对透明或绝对不透明的物体.例如极薄的金属箔也能透过一部分光,极深的水也可表现为不透明.(阳光无法穿过200米深的海水)
生活中评价一颗钻石的价值,其洁净度就是透明度的一种表现.完全纯正的钻石应该是透明无色的,而许多钻石因为有杂质而有所偏差,钻石偏向不同的颜色会影响它的价值.绝大多数钻石都是因为带有氮原子而偏黄,白钻越偏黄,价值就越低,而颜色偏向粉红或蓝的钻石价格越高.
人们在汽车两侧的玻璃上贴上一层半透明的车用膜,此时的玻璃呈半透明状,由于车内光线减弱,车内的人可看清车外的景物,而车外的人却看不清车内,这种车用膜还具有隔热、防紫外线、防眩光等性能,大大提高了行车的安全性.
三、磁性
磁性指能吸引铁、钴、镍等物质的性质.
据记载,早在战国时代,我国就已经知道利用磁石来辨别方向.在汉武帝的时候,栾大首先制造棋子形的磁铁,当作宫廷中的玩具.后人用钢针摩擦磁石,或者加热钢针,一直到通红以后,再把两头顺着南北方向,浸入冷水中,这两种方法,都能使钢针变成磁针.人们根据它的这一特性制作了指南针.古时候的指南针叫“司南”,它是我国四大发明之一.它的出现使海上航行有了方向,促进了航海事业的发展.
我们的生活每时每刻都和磁性有关.没有它,我们就无法看电视、听收音机、打电话;没有它,甚至连夜晚都是一片漆黑. 人类虽然很早就认识到磁现象,但直到了现代,人们对磁现象的认识才逐渐系统化,发明了不计其数的电磁仪器,像电话、无线电、发电机、电动机等.如今,磁技术已经渗透到了我们的日常生活和工农业技术的各个方面,我们已经越来越离不开磁性材料的广泛应用.
传统工业中的磁应用:如果没有磁性材料,电气化就不可能实现,因为发电要用到发电机、输电要用到变压器、电力机械要用到电动机、电话机、收音机和电视机中要用到扬声器.众多仪器仪表都要用到磁钢线圈结构. 人们发现有些物质通过电流后也会产生磁性.人们根据物质的这种性质制作出了磁性起重机来搬运铁等物品(如下图1).磁体之间“同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引”,根据“同名磁极相互排斥”这一特性,科学家们将它应用于铁路,发明了磁悬浮列车(如下图2).
生物界和医学界的磁应用:信鸽爱好者都知道,如果把鸽子放飞到数百公里以外,它们还会自动归巢.鸽子为什么有这么好的认家本领呢?原来,鸽子对地球的磁场很敏感,它们可以利用地球磁场的变化找到自己的家.如果在鸽子的头部绑上一块磁铁,鸽子就会迷航.如果鸽子飞过无线电发射塔,强大的电磁波干扰也会使它们迷失方向.
在医学上,利用核磁共振可以诊断人体异常组织,判断疾病,这就是我们比较熟悉的核磁共振成像技术,效果最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等.
磁不仅可以诊断,而且能够帮助治疗疾病.磁石是古老中医的一味药材.现在,人们利用血液中不同成分的磁性差别来分离红细胞和白细胞.另外,磁场与人体经络的相互作用可以实现磁疗,在治疗多种疾病方面有独到的作用,已经有磁疗枕、磁疗腰带等应用.
军事领域的磁应用:磁性材料在军事领域同样得到了广泛应用.例如,普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸,因此作用有限.而如果在水雷或地雷上安装磁性传感器,由于坦克或者军舰都是钢铁制造的,在它们接近(无须接触目标)时,传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸,提高了杀伤力.
在现代战争中,制空权是夺得战役胜利的关键之一.但飞机在飞行过程中很容易被敌方的雷达侦测到,从而具有较大的危险性.为了躲避敌方雷达的监测,可以在飞机表面涂一层特殊的磁性材料-吸波材料,它可以吸收雷达发射的电磁波,使得雷达电磁波很少发生反射,因此敌方雷达无法探测到雷达回波,不能发现飞机,这就使飞机达到了隐身的目的.这就是大名鼎鼎的 “隐形飞机”.隐身技术是目前世界军事科研领域的一大热点.美国的 F117 隐形战斗机便是一个成功运用隐身技术的例子.
四、导电性
导电性是指物质传导电流的能力.
有一些物质容易导电,而有些物质不容易导电.为了表示材料的导电难易,我们常用电阻率来表示.良绝缘体的电阻率比良导体的要大1025倍.常见的良导体有铝、铜、银等.在常温下银的电阻率最小.为了减少因电阻所损耗的电能,人们常用铝、铜、银这类电阻率小的材料来做导线,以输送电能,或传递声音、图像等信息的电信号.
材料的电阻还会随着温度而变化.一般说来,温度越高,电阻越大;温度越低,电阻越小.不少材料的电阻在接近绝对零度的某个温度上就会降到零,此时材料就变成了没有电阻的超导体.普通的白炽灯的灯丝将它置于低温的液氦中时,其电阻全部失去,通电后灯泡发出强烈的亮光;相比之下,灯丝置于常温中时,灯泡则发光微弱.超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能. 由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性,因此只需消耗极少的电能,就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场.而用常规导体做磁体,要产生这么大的磁场,需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水,投资巨大.超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等.
导电性能不好的材料我们称之为绝缘体,绝缘体的种类很多,固体的如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等;液体的如各种天然矿物油、硅油等;气体如空气、二氧化碳等.在通常情况下,气体是良好的绝缘体.绝缘体通常用来做用电器外壳电工手套开关以及电容器等.
导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体. 半导体材料是半导体工业的基础,它的发展对半导体技术的发展有极大的影响. 半导体的应用十分广泛,主要是制成有特殊功能的元器件,如晶体管、集成电路、整流器、激光器以及各种光电探测器件、微波器件等.几乎所有电器都离不开电子元件晶体管、集成电路都是半导体制造的.
其实,自然界物质的属性是多样的,本文主要介绍了物质的硬度、透明度、导电性等属性,了解物质的属性在实际中的应用和对科学技术的影响,能激发我们探究自然界奥秘的浓厚兴趣,也增加了我们进一步学好物理的信心和决心.
一、硬度
硬度是指材料局部抵抗硬物压入其表面的能力.根据不同的实验方法,硬度值的物理意义有所不同.
1822年,德国矿物学家摩斯提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体,按照软硬程度分为十级:它们依次为滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石,这就是所谓的摩氏硬度计.
利用摩氏硬度计测定矿物硬度的方法很简单.将预测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划,如某一矿物能划动方解石,说明其硬度大于方解石,但又能被萤石所划动,说明其硬度小于萤石,则该矿物的硬度为3到4之间,可写成3-4.日常生活中,我们也可以根据上述方法用指甲(硬度为2.5)和小刀(硬度为5.5)来粗略的划分物体的硬度.因而物体的硬度可粗略分为:小于指甲(<2.5)、指甲与小刀之间(2.5-5.5)和大于小刀(>5.5)三个级别.牙齿是人体中最坚硬的部分,牙釉质的物理硬度高达9.这种测定硬度的方法叫刻划法.
知道了物质的硬度,人们运用硬度值大的材料制作刀具、模具和耐磨性要求高的零件等.如人们利用自然界最硬材料——金刚石,制作划玻璃的刀具,制作钻井用的钻头等.人们还利用硬度大的材料制成的磨具对金属材料、硬质合金制品、陶瓷材料、宝石等进行打磨加工成所需要的产品.另外一些硬度较小的物质也有广泛的用途,如制作铅笔芯用的石墨、制作导线用的铜、制作门窗用的铝合金等等.
二、透明度
透明度指物体透过可见光波的能力.
自然界没有绝对透明或绝对不透明的物体.例如极薄的金属箔也能透过一部分光,极深的水也可表现为不透明.(阳光无法穿过200米深的海水)
生活中评价一颗钻石的价值,其洁净度就是透明度的一种表现.完全纯正的钻石应该是透明无色的,而许多钻石因为有杂质而有所偏差,钻石偏向不同的颜色会影响它的价值.绝大多数钻石都是因为带有氮原子而偏黄,白钻越偏黄,价值就越低,而颜色偏向粉红或蓝的钻石价格越高.
人们在汽车两侧的玻璃上贴上一层半透明的车用膜,此时的玻璃呈半透明状,由于车内光线减弱,车内的人可看清车外的景物,而车外的人却看不清车内,这种车用膜还具有隔热、防紫外线、防眩光等性能,大大提高了行车的安全性.
三、磁性
磁性指能吸引铁、钴、镍等物质的性质.
据记载,早在战国时代,我国就已经知道利用磁石来辨别方向.在汉武帝的时候,栾大首先制造棋子形的磁铁,当作宫廷中的玩具.后人用钢针摩擦磁石,或者加热钢针,一直到通红以后,再把两头顺着南北方向,浸入冷水中,这两种方法,都能使钢针变成磁针.人们根据它的这一特性制作了指南针.古时候的指南针叫“司南”,它是我国四大发明之一.它的出现使海上航行有了方向,促进了航海事业的发展.
我们的生活每时每刻都和磁性有关.没有它,我们就无法看电视、听收音机、打电话;没有它,甚至连夜晚都是一片漆黑. 人类虽然很早就认识到磁现象,但直到了现代,人们对磁现象的认识才逐渐系统化,发明了不计其数的电磁仪器,像电话、无线电、发电机、电动机等.如今,磁技术已经渗透到了我们的日常生活和工农业技术的各个方面,我们已经越来越离不开磁性材料的广泛应用.
传统工业中的磁应用:如果没有磁性材料,电气化就不可能实现,因为发电要用到发电机、输电要用到变压器、电力机械要用到电动机、电话机、收音机和电视机中要用到扬声器.众多仪器仪表都要用到磁钢线圈结构. 人们发现有些物质通过电流后也会产生磁性.人们根据物质的这种性质制作出了磁性起重机来搬运铁等物品(如下图1).磁体之间“同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引”,根据“同名磁极相互排斥”这一特性,科学家们将它应用于铁路,发明了磁悬浮列车(如下图2).
生物界和医学界的磁应用:信鸽爱好者都知道,如果把鸽子放飞到数百公里以外,它们还会自动归巢.鸽子为什么有这么好的认家本领呢?原来,鸽子对地球的磁场很敏感,它们可以利用地球磁场的变化找到自己的家.如果在鸽子的头部绑上一块磁铁,鸽子就会迷航.如果鸽子飞过无线电发射塔,强大的电磁波干扰也会使它们迷失方向.
在医学上,利用核磁共振可以诊断人体异常组织,判断疾病,这就是我们比较熟悉的核磁共振成像技术,效果最佳的是颅脑,及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等.
磁不仅可以诊断,而且能够帮助治疗疾病.磁石是古老中医的一味药材.现在,人们利用血液中不同成分的磁性差别来分离红细胞和白细胞.另外,磁场与人体经络的相互作用可以实现磁疗,在治疗多种疾病方面有独到的作用,已经有磁疗枕、磁疗腰带等应用.
军事领域的磁应用:磁性材料在军事领域同样得到了广泛应用.例如,普通的水雷或者地雷只能在接触目标时爆炸,因此作用有限.而如果在水雷或地雷上安装磁性传感器,由于坦克或者军舰都是钢铁制造的,在它们接近(无须接触目标)时,传感器就可以探测到磁场的变化使水雷或地雷爆炸,提高了杀伤力.
在现代战争中,制空权是夺得战役胜利的关键之一.但飞机在飞行过程中很容易被敌方的雷达侦测到,从而具有较大的危险性.为了躲避敌方雷达的监测,可以在飞机表面涂一层特殊的磁性材料-吸波材料,它可以吸收雷达发射的电磁波,使得雷达电磁波很少发生反射,因此敌方雷达无法探测到雷达回波,不能发现飞机,这就使飞机达到了隐身的目的.这就是大名鼎鼎的 “隐形飞机”.隐身技术是目前世界军事科研领域的一大热点.美国的 F117 隐形战斗机便是一个成功运用隐身技术的例子.
四、导电性
导电性是指物质传导电流的能力.
有一些物质容易导电,而有些物质不容易导电.为了表示材料的导电难易,我们常用电阻率来表示.良绝缘体的电阻率比良导体的要大1025倍.常见的良导体有铝、铜、银等.在常温下银的电阻率最小.为了减少因电阻所损耗的电能,人们常用铝、铜、银这类电阻率小的材料来做导线,以输送电能,或传递声音、图像等信息的电信号.
材料的电阻还会随着温度而变化.一般说来,温度越高,电阻越大;温度越低,电阻越小.不少材料的电阻在接近绝对零度的某个温度上就会降到零,此时材料就变成了没有电阻的超导体.普通的白炽灯的灯丝将它置于低温的液氦中时,其电阻全部失去,通电后灯泡发出强烈的亮光;相比之下,灯丝置于常温中时,灯泡则发光微弱.超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能. 由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性,因此只需消耗极少的电能,就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场.而用常规导体做磁体,要产生这么大的磁场,需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水,投资巨大.超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等.
导电性能不好的材料我们称之为绝缘体,绝缘体的种类很多,固体的如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等;液体的如各种天然矿物油、硅油等;气体如空气、二氧化碳等.在通常情况下,气体是良好的绝缘体.绝缘体通常用来做用电器外壳电工手套开关以及电容器等.
导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体. 半导体材料是半导体工业的基础,它的发展对半导体技术的发展有极大的影响. 半导体的应用十分广泛,主要是制成有特殊功能的元器件,如晶体管、集成电路、整流器、激光器以及各种光电探测器件、微波器件等.几乎所有电器都离不开电子元件晶体管、集成电路都是半导体制造的.
其实,自然界物质的属性是多样的,本文主要介绍了物质的硬度、透明度、导电性等属性,了解物质的属性在实际中的应用和对科学技术的影响,能激发我们探究自然界奥秘的浓厚兴趣,也增加了我们进一步学好物理的信心和决心.