物質の三態と状態変化(融解、凝縮、昇華など)のまとめ

液体の水は冷えると固体の氷になり、逆に高温になると気体の水蒸気になる。水に限らずほとんどの物質は固体、液体、気体の形を持つ。

三態

固体

粒子の位置は全体の体積が小さくなるように固定される。一般的に液体と気体に比べて密度が大きく、粒子と粒子の間に働く力は強い。

「固体になると密度が大きくなる」の例外は水である。水は氷になるとすき間の多い独特な構造を作るため、氷の密度は水の密度より小さくなる。

液体

液体は固体と違って粒子が比較的自由に動く。

液体は特に表面張力が強い。例えば水を机に垂らすと、粒のような形をしてその場にとどまる。これは表面張力の影響がある。

気体

気体は液体よりもさらに自由に、かつ三次元的に動く。十分な空間では気体の状態方程式と呼ばれる法則にしたがって、温度に応じて圧力と体積がある程度決まる。

状態変化

例えば固体が液体になる変化を融解という。状態から状態への変化にはそれぞれ名前がついている。

変化 変化前 変化後
融解
(ゆうかい)
固体 液体
昇華
(しょうか)
固体 気体
凝固
(ぎょうこ)
液体 固体
沸騰
(ふっとう)
液体 気体
昇華
(しょうか)
気体 固体
凝縮
(ぎょうしゅく)
気体 液体

固体から気体、気体から固体への変化は両方とも昇華という。

昇華の例

ドライアイス ↔ 二酸化炭素
ヨウ素 ↔ ヨウ素の気体

ヨウ素は常温で固体(黒紫色)だが、温めると液体を経由しないで直接気体(紫色)になる。

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