状態変化

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固体、液体、気体の３つの状態を物質の三態といいます。

氷が水に変わり、水が水蒸気に変わる。このように、同じ物質でも、温度を変えていくことで状態も変わっていきます。これを状態変化といいます。

そもそもなぜ状態は変わるのでしょうか。

それは、物質を構成する粒子と粒子の間に、互いに引き合う力が働いているからです。また、粒子は熱運動によってバラバラになろうとします。

つまり、「粒子間の引力」と「熱運動」が要因になっています。これらの大小関係で、固体、液体、気体の状態が決まります。

三態のようす

固体から液体に変わることを融解、その逆を凝固といいます。液体から気体に変わることは蒸発、その逆を凝縮といいます。また、固体から直接変わることを昇華といいます。

これは、温度を高くすると粒子の持つエネルギーが大きくなるからです。大きくなった結果、熱運動によってバラバラになろうとします。すると、粒子間の引力を振り切って、距離をより取れるようになり、固体から液体、液体から気体と変わっていきます。

固体、液体、気体のそれぞれについて、「粒子間の引力」と「熱運動」についてまとめてみます。

【固体】粒子間の距離が小さく、引力が働きやすい。熱運動が小さく、ほぼ一定の位置にとどまってその場でわずかに振動しています。

【液体】粒子間の距離は小さく、引力が働きやすい。固体より熱運動が大きく、自由に移動します。

【気体】粒子間の距離が大きく、引力はほとんど働かない。激しく熱運動をするため、自由に飛びまわります。

水が氷になる状態変化や、物質が水に溶解する変化など。物質そのものは変わらないが、状態のみが変わることを「物理変化」といいます。

原子の組み合わせが顔変わり、物質が別の物質に変わること。例えば水の電気分解で、水素と酸素に分かれるなどを「化学変化」といいます。

融点と沸点

融点、沸点、沸騰のそれぞれについて説明します。

【融点】固体が融解するときの温度。
【沸点】液体が沸騰するときの温度。
【沸騰】液体の内部からも蒸発が起こる。

水の場合、０℃から液体の表面で少しずつ蒸発は起こります。

一定の圧力の下では、融点や沸点は決まった値を示します。融点や沸点では、その物質の状態が全て変わるまで温度は一定に保たれます。この場合の物質は、純物質のことです。

例えば、水の融点は０℃です。氷が水に変わるとき、氷が全て水に変わる間は、温度は０℃のままです。

まとめ

〇固体、液体、気体の３つの状態を物質の三態といいます。

〇固体、液体、気体のそれぞれについて、「粒子間の引力」と「熱運動」で説明ができます。距離の広がりがポイントになります。