Hiện tượng vật lý là gì? Khái niệm, phân loại, ví dụ

Hiện tượng vật lý là gì?

Hiện tượng vật lý là hiện tượng chất biến đổi mà vẫn giữ nguyên là chất ban đầu, nghĩa là chất đó chỉ biến đổi về trạng thái, hình dạng, kích thước nhưng không biến đổi thành chất khác. Nói cách khác, hiện tượng vật lý là sự biến đổi của chất mà không làm thay đổi bản chất của nó. Bản chất của chất được hiểu là các tính chất đặc trưng của chất, không phụ thuộc vào hình thức tồn tại của nó.

Ví dụ: Thủy tinh nóng chảy được thổi thành bình cầu, hòa tan muối vào nước, nước biến đổi trạng thái (rắn, lỏng, hơi) khi ở những nhiệt độ khác nhau,...

Sự biến đổi trạng thái của nước ở các nhiệt độ khác nhau

Sự biến đổi của chất được thể hiện ở các tính chất vật lý của chất như:

- Kích thước, hình dạng, khối lượng, thể tích,...

- Độ cứng, độ dẻo, độ bền,...

- Màu sắc, mùi vị,...

- Tính dẫn điện, dẫn nhiệt,...

Vai trò của hiện tượng vật lý trong đời sống và khoa học

Hiện tượng vật lý có vai trò quan trọng trong đời sống và khoa học.

- Trong đời sống, hiện tượng vật lý giúp chúng ta hiểu được các hiện tượng tự nhiên và ứng dụng chúng vào cuộc sống.

- Trong khoa học, hiện tượng vật lý là cơ sở để nghiên cứu các quy luật vật lý. Hiện tượng vật lý giúp chúng ta giải thích được các quy luật và khía cạnh của thế giới vật chất và từ đó ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống.

Phân loại hiện tượng vật lý

Theo tính chất của sự biến đổi

- Hiện tượng biến đổi trạng thái của chất:

+ Sự nóng chảy: là sự chuyển từ thể rắn sang thể lỏng.+ Sự đông đặc: là quá trình chuyển từ thể lỏng sáng thể rắn.+ Sự bay hơi: là quá trình chuyển đổi từ thể lỏng sang thể khí.+ Sự ngưng tụ: là quá trình thay đổi trạng thái vật chất từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng (ngược lại với sự bay hơi).+ Sự thăng hoa: là quá trình chuyển biến trạng thái vật chất trực tiếp từ thể rắn qua thể khí mà không cần qua thể lỏng ở trung gian.+ Sự kết tinh: là quá trình tự nhiên hoặc nhân tạo khiến hình thành một thể rắn mà trong đó các nguyên tử hoặc phân tử được tổ chức thành một cấu trúc gọi là tinh thể.

- Hiện tượng biến đổi hình dạng của chất:

+ Sự co ngót: là hiện tượng bê tông giảm thể tích khi khô trong không khí.+ Sự giãn nở: là hiện tượng mà các vật liệu sẽ mở rộng kích thước của chúng khi nhiệt độ tăng lên.+ Sự biến dạng: là sự thay đổi hình dạng của vật so với hình dạng ban đầu.

- Hiện tượng biến đổi tính chất của chất:

+ Sự nhiễm từ: là hiện tượng một vật trở nên có từ tính tức là có khả năng hút được sắt hay một số kim loại khác và hút hoặc đẩy dây dẫn có dòng điện chạy qua+ Sự nhiễm điện: là sự tích tụ của các điện tích trên bề mặt của một vật liệu không dẫn điện.+ Sự dẫn điện: là sự dịch chuyển có hướng của các hạt mang điện (electron và các ion) dưới tác dụng của điện trường ngoài để hình thành nên dòng điện.+ Sự dẫn nhiệt: là việc truyền năng lượng nhiệt giữa các phân tử lân cận trong một chất do chênh lệch nhiệt độ.

Theo nguyên nhân gây ra

- Hiện tượng tự nhiên: Là hiện tượng xảy ra do tác động của các yếu tố tự nhiên (nhiệt độ, áp suất...) mà không cần tác động của con người. Ví dụ: Mưa, gió, bão, núi lửa phun trào,...

- Hiện tượng nhân tạo: Là hiện tượng xảy ra do tác động vật lý và hóa học của con người (nung nóng, làm lạnh, điện phân...). Ví dụ: Sản xuất điện, xây dựng nhà cửa, vận chuyển hàng hóa,...

Theo trạng thái của chất

- Hiện tượng vật lý trong trạng thái rắn

- Hiện tượng vật lý trong trạng thái lỏng

- Hiện tượng vật lý trong trạng thái khí

Ví dụ về hiện tượng vật lý trong đời sống

- Hòa tan đường saccarozơ dạng hạt vào nước được dung dịch trong suốt, không nhìn thấy hạt đường nhưng nếm thấy vị ngọt.

- Cho nước vào ngăn đông tủ lạnh sẽ thu được nước đá. Lúc này nước chuyển từ thể lỏng sang thể rắn.

- Hơi nước bốc lên bầu trời trở thành những đám mây.

- Nước có thể làm tắt lửa: Nước khi gặp một vật đang cháy sẽ biến thành hơi và hơi này lấy đi rất nhiều nhiệt của vật đang cháy. Nhiệt cần thiết để biến nước sôi thành hơi nhiều gấp 5 lần nhiệt cần thiết để đun cùng thể tích nước lạnh ấy lên 100 độ. Hơi nước hình thành lúc ấy chiếm một thể tích lớn gấp mấy trăm lần thể tích của khối nước sinh ra nó. Khối hơi nước này bao vây xung quanh vật đang cháy, không cho nó tiếp xúc với không khí. Thiếu không khí, sự cháy sẽ không thể duy trì được.

- Mắt mèo một ngày biến đổi 3 lần: Con ngươi (đồng tử) của mèo rất to và năng lực co của cơ vòng ở con ngươi rất khỏe. Dưới ánh sáng rất mạnh vào ban ngày, con ngươi của mèo có thể thu lại cực nhỏ, giống như một sợi chỉ. Đến đêm khuya trời tối đen, con ngươi có thể mở to như trăng rằm. Dưới cường độ chiếu sáng vào lúc sáng sớm hoặc nhá nhem tối, con ngươi sẽ có hình hạt táo.

Phân biệt hiện tượng vật lý và hiện tượng hóa học

Hiện tượng vật lý là hiện tượng chất biến đổi mà vẫn giữ nguyên là chất ban đầu, còn hiện tượng hóa học là hiện tượng biến đổi chất này thành chất mới. Dấu hiệu chính để phân biệt hiện tượng vật lý và hiện tượng hóa học là có chất mới tạo thành.

- Ở hiện tượng vật lý: những biến đổi chỉ liên quan đến các tính chất vật lí của chất như trạng thái, hình dạng, không tác động đến cấu trúc phân tử hay nguyên tử của chất.

- Ở hiện tượng hóa học: những biến đổi liên quan đến cấu trúc phân tử hay nguyên tử của chất, các liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử có thể bị phá vỡ và tạo thành các liên kết mới dẫn đến sự hình thành các chất mới có tính chất khác biệt so với chất ban đầu.

Đôi khi chúng ta rất khó nhận biết sự khác biệt giữa hai hiện tượng này, đặc biệt là khi cả hai xảy ra cùng một lúc. Ví dụ:

- Khi đốt cháy củi sẽ xảy ra chuỗi phản ứng hóa học và vật lý phức tạp. Một mặt, đây là quá trình phản ứng với oxy hóa khử ở nhiệt độ cao giữa chất đốt và chất oxy hóa. Trong khi đó, quá trình này cũng có bức xạ điện từ nhiệt và ánh sáng mạnh xảy ra, đây là hiện tượng vật lý.

- "Khi sản xuất vôi sống, người ta đập đá vôi thành những cục nhỏ có kích thước thích hợp cho vào lò nung, nung đá vôi ta được vôi sống (canxi oxit) và khí cacbonic. Cho vôi sống vào nước được chất mới là canxi hiđroxit”. Khi đó, giai đoạn “đập đá vôi thành những cục nhỏ có kích thước thích hợp” là hiện tượng vật lý do chất chỉ giảm kích thước còn vẫn là chất ban đầu. Giai đoạn “nung đá vôi được vôi sống và khí cacbonic” là hiện tượng hóa học do dưới tác dụng của nhiệt độ đá vôi đã biến đổi thành hai chất khác là vôi sống và khí cacbonic. Giai đoạn “Cho vôi sống vào nước được chất mới là canxi hiđroxit” là hiện tượng hóa học do cho vôi sống vào nước được chất mới.

Ứng dụng của hiện tượng vật lý

Hiện tượng vật lý được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

Lĩnh vực công nghiệp:

- Sản xuất các sản phẩm công nghiệp, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng biến đổi trạng thái của chất để sản xuất nhựa, thủy tinh,...

- Tạo ra các nguồn năng lượng mới, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng hạt nhân phân hạch để tạo ra năng lượng hạt nhân, sử dụng hiện tượng quang điện để tạo ra năng lượng mặt trời,...

- Tạo ra các thiết bị máy móc, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng lực điện từ để tạo ra động cơ điện, sử dụng hiện tượng sóng âm để tạo ra loa,...

Lĩnh vực nông nghiệp:

- Trồng trọt, chăn nuôi, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng quang hợp để cây xanh tạo ra thức ăn, sử dụng hiện tượng hô hấp để động vật lấy năng lượng,...

- Sử dụng các phương pháp bảo quản nông sản, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng lạnh để bảo quản thực phẩm, sử dụng hiện tượng sóng điện từ để diệt khuẩn,...

Lĩnh vực y học:

- Chẩn đoán và điều trị bệnh, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng tia X để chụp X-quang, sử dụng hiện tượng laser để phẫu thuật,...

- Sử dụng các thiết bị y tế, chẳng hạn như sử dụng máy đo huyết áp để đo huyết áp, sử dụng máy trợ thính để giúp người khiếm thính nghe được,...

Lĩnh vực giao thông vận tải:

- Vận chuyển, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng lực đẩy để tạo ra lực nâng cho máy bay, sử dụng hiện tượng lực ma sát để giảm tốc độ của xe,...

- Điều khiển phương tiện, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng từ trường để điều khiển tàu điện ngầm, sử dụng hiện tượng sóng âm để điều khiển tàu ngầm,...

Lĩnh vực thông tin liên lạc:

- Truyền thông, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng sóng điện từ để truyền tín hiệu điện thoại, truyền hình,...

- Lưu trữ thông tin, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng từ tính để lưu trữ dữ liệu trên đĩa cứng,...

Lĩnh vực quốc phòng:

- Tạo ra các loại vũ khí, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng phóng xạ để tạo ra bom nguyên tử, sử dụng hiện tượng sóng âm để tạo ra siêu âm,...

Lĩnh vực giáo dục:

- Giảng dạy các môn học khoa học, chẳng hạn như sử dụng hiện tượng vật lý để giải thích các hiện tượng tự nhiên,...