2020.02.09その昔、ギリシャのデモクリトスは「全ての物質は、小さな粒からできている!」と主張し、当時の大哲学者アリストテレスの四元素説に反対しました。時は紀元前、約2500年前。哲学者がたくさんいたギリシャでは、「この世の全ての物質は、一体何からできているのだろう?」という議論が流行っていました。その中の一人の哲学者に、デモクリトスという人がいました。彼...menon.network2019.11.10それから2000年以上も信じられていなかった『原子論』でしたが、19世紀(1801~)に入るあたり、ラヴォアジエやドルトンが徐々に物質の本性を解き明かした時期から状況が変わります。20世紀(1901~)ごろには、物理学の大スターであるアインシュタインらの功績により原子論の正しさはほぼ証明され、今ではそれを疑う学者はほとんどいません。左からデモクリトス、ラヴォアジエ(とマリー夫人)、ドルトン、アインシュタイン物質を構成するこの粒子たち、実は物質の状態に大きな大きな影響を与えているのです。ついて詳しく学んでいきます。物質を構成するその小さな粒が、その物質の性質自体を決めていたのです。3つの形態を持っています(物質の三態)。冷やしたり熱することで、状態は変化します。冷えている状態で固体だった物質は、加熱すると液体になり、もっと加熱すると気体になります。逆に、気体を冷やせば液体となり、最終的には固体になります。このように、物質が固体になったり液体や気体に変化することを状態変化といいます。今回は、ロウソクを例にして、状態変化を詳しく考えます。気体と変化する代表的な物質です。順番に状態変化し、ロウの気体が燃えることで火を灯す仕組みです。「全ての物質は、粒からできている」というデモクリトスの主張は、今では現代科学の常識となっています。デモクリトスが言った粒のことを、「分子(ぶんし)」と呼ぶことがあります。従って、これからは物質を作る粒のことを分子と呼びます。ロウに限らず固体の物質を細かく詳しく解析すると、物質の分子が規則正しくギッシリと詰まった構造をしています。分子同士がお互いに強く引き寄せあっていて、分子同士は簡単には離れません。形の変わらない固体でいられるのです。木、鉄、草などは固体ちなみにこの「分子」、一つの大きさは半径が約1億分の1cmです。当然ですが、極めて小さい。次に、例えば熱せられて液体となったロウでは、熱により分子同士の繋がりが弱まってしまい、粒子が自由に移動するようになります。液体が決まった形を持たないのは、液体の粒子が自由に移動するからです。気体のときの分子さらに熱して気体にまでなってしまえば、熱により分子は自由に激しく動き回り、分子同士の繋がりはほぼ無くなってしまいます。気体の分子は猛スピードで動き回る分子はバラバラに離れてしまい、分子たちは空中に飛び出し、猛スピードで動き回ります。目に見えないわけですね。状態変化は、物質の見た目が変わってしまう不思議な現象ですが、「全ての物質は粒(分子)からできている」ことを意識すれば、少し理解しやすくなったはず。熱するほど、分子はエネルギーを得て動き回る熱によって変化する粒(分子)の動きが、物質の状態を決めていたのです。物質を構成する分子の様子が変わることで、固体や液体、気体へ姿が変わります。この変化それぞれには、名前があります。加熱により、固体が液体になることを融解(ゆうかい)といいます。ロウも、熱することで固体のロウが液体に変わります。融解するロウ逆に冷却により、液体が固体になることを凝固(ぎょうこ)とよびます。水を冷凍庫に入れたり、ロウが一度融解して液体になった後に冷やされれば再び固体になります。水(液体)が寒さのあまり、氷(固体)になるとつららができます。雪が水になる(融解)水が氷になる(凝固)の2つの現象がワンセットになる素敵な現象です。液体が気体になることを蒸発といいます。ロウソクは、熱により蒸発したロウが燃えることで火がつく仕組みです。蒸発するロウ例えばお湯が沸騰して水蒸気になることも、蒸発のうちに入ります。沸騰も、蒸発の一つ逆に、気体が冷えて液体になることを凝結(ぎょうけつ)と言います。冷たいコップの周りにひっつく水滴、あれは空気中の水蒸気がコップで冷やされて液体となったからです。凝結の身近な例ですね。蒸発と沸騰の違い☕蒸発と沸騰、何が違う?(クリックで詳細)蒸発では、液体の表面から一部の活発な分子が空気中に飛び出し、気体と変わっています。お湯を沸かしたときも、グツグツと水蒸気がたくさん発生します。こちらも蒸発ですが、特に沸騰と言うことが多いです。お湯全体から泡が出ている様子から分かるように、液体内部からも気体に変わる現象が沸騰です。沸騰するときは表面でも気体に変わっているので、沸騰はあくまでも蒸発の一部だといえます。固体は、普通は液体になり、それから気体になります。固体から一気に気体になってしまう物質もあります。それはドライアイスです。二酸化炭素の固体(ドライアイス)は液体にはならない。ドライアイスは、二酸化炭素が冷えて固まったもの。ドライアイスは液体にならず、すぐに気体となって空気中に逃げていきます。いった珍しい現象を、昇華(しょうか)といいます。昇華の逆、つまり気体からいきなり固体になる現象は、凝華(ぎょうか)といいます。(クリックで詳細)教科書やネット記事の多くは、ドライアイスのような固体→気体の変化だけでなく、反対方向の気体→固体の変化も、凝華ではなく昇華と呼んでいるようです。この解釈はどうやら「1953年の理化学辞典での定義を、1955年に広辞苑が誤用して広がってしまった」説があるようです。気体→固体...凝華と考えるのがより正確で、「凝」と「昇」の漢字の意味も馴染むと思われます。全体の性質は、細かな分子の構造により決まる!今回で学び取ってほしいことは、「全体の性質は、細かい分子の構造で決まる!」ということです。く違う姿をしています。氷と水と水蒸気、全く違っても同じ水。これは全て、それを構成している分子の振る舞いによって決まっていたのです。こんな細部を解き明かした科学者たちのお陰で、現代科学の発展があります。【密度】のグラフを利用すれば、物質の性質がよく分かるそれぞれの物質には、それぞれの密度があります。それはどこの純金であろうと変わりません。(多少の誤差は出る)。【密度】浮かぶ物質、沈む物質アルキメデスの原理を覚えていますか?水に入った物質は、そのおしのけた水の重さだけ、浮力を受けることができます。水中では、全ての物質に浮力が働いています。沈む物質もあれば、浮かぶ物質もあります。力って何?身の回りの「力」のはたらきを学ぼう普段、「あの人は力がある」とか、「力を込めてボールを打つ」とか、何気なく力という言葉を使っています。サッカーだと、ボールを蹴る強さを「キック力」と言いますよね。理科では、この「力」について学ぶことがとても大事です。前回に、身の回りで常に働いている力として、重力について学びました。重力こそ最も重要な力ですが、それ以外にもたくさん「力」の種類があります。今回では、重力以外の様々な「力」を学んでいきます。【反射の法則2】鏡に物体が映るのはなぜ?虚像(バーチャルイメージ)を作図してみよう中1理科で学ぶ「光」についての第二回です。ここでは、「物体が鏡に映る理由」を解説します。※前回を読んでいない人は、まず以下をどうぞ。【乱反射】目の前のリンゴと、その虚像が見える理由を学ぼうこの回では、乱反射を通して「なぜ、目の前のリンゴが見えるのか?」を学びます。反射の法則について基本を理解していることが前提なので、まだの人は先に以下の2つを学んでおきましょう。氷が水に浮くありがたさ。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。氷が水に浮くありがたさ。氷が水に浮くありがたさ。状態変化メタ情報ログイン投稿フィードコメントフィードWordPress.orgタイトルとURLをコピーしました。