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物理变化是指物质的形状、状态或位置发生改变，但物质本身的组成和性质保持不变。最典型的例子是水的三态变化：冰加热变成水，水继续加热变成水蒸气，整个过程中都是水分子，只是排列方式不同。纸张折叠也是物理变化，虽然形状改变了，但纸的成分没有变化。
化学变化是指有新物质生成的变化，原物质的分子结构发生改变。木材燃烧是典型的化学变化，木材与氧气反应生成灰烬和气体，产生了完全不同的新物质。铁生锈也是化学变化，铁原子与氧原子结合形成氧化铁，这是一种全新的化合物，性质与原来的铁完全不同。
物理变化和化学变化有本质区别。物理变化不产生新物质，分子结构保持不变，通常容易逆转，能量变化较小。水的三态变化就是典型例子，无论是冰、水还是水蒸气，都是H2O分子。而化学变化会产生新物质，分子结构发生改变，通常难以逆转，伴随较大能量变化。比如碳与氧气反应生成二氧化碳，原子重新组合形成全新分子。
物理变化可以分为几种常见类型。状态变化是指物质在固、液、气三态之间的转换，如冰雪融化。形状变化是指物质外形的改变，如粘土塑形。位置变化是指物体在空间中位置的移动。溶解过程也是物理变化，糖溶解在水中时，糖分子只是分散开来，但糖的分子结构并没有改变，所有这些变化都不产生新物质。
化学变化有多种常见类型。燃烧反应是物质与氧气结合并放出热量和光的反应，如蜡烛燃烧产生二氧化碳和水。氧化反应是物质与氧结合的反应，如苹果切开后变色。分解反应是一种物质分解成两种或多种物质，如电解水分解成氢气和氧气。化合反应是两种或多种物质结合成一种新物质，如氢气和氧气化合生成水。