.net〇〇とは?と調べたくなることをまとめているサイトです。それぞれ、物質がどのような状態なのかを示す言葉です。中学校の時の理科なんかで習った記憶はありますが、いざそれぞれどういう状態なのか聞かれると、詳しく分からないところもありました。まとめ固体・液体・気体の違いそれでは、早速ですが固体・液体・気体がどいう状態なのかを確認しながら、その違いを見ていきたいと思います。体積や形が変わるかどうかに違いがあることが分かりますね。まとめただけだとまだ少し分かりにくいところもありますので、それぞれがどいう状態なのかを分子レベルのミクロの世界まで覗いて見て行きたいと思います。固体は文字通り固い物質で、体積や形が変わらない状態です。身近なものにある、ほとんどもののが固体ですよね。ミクロの視点で見ると、物質を構成している分子が常に決まった位置にあって、そこからほとんど動かない状態になっています。液体は、体積は変わらないですが、形は自由に変わることができる状態です。身近なものでは、水があります。ミクロの視点で見ると、固体と違って分子がずっと同じ場所に留まっているのではなく、自由に動くことができるようなります。このときにとなり同士の分子と手をつなぎながら動いているような状態で、分子同士が大きく離れることはありません。気体は、体積も形も自由に変われる状態です。身近なものでは、空気があります。ミクロの視点でみると、分子がそれぞれ飛び回っているような状態です。このように自由に飛び回っているの状態なので、体積も形も自由に変わることができるのですね。違いについて触れましたが、ここからは、最も身近な水の場合の例を見ていきたいと思います。状態のことを物質の3態とも言いますが、水の3態はご存知の通り、氷・水・水蒸気です。ちなみに水蒸気は、イラストではイメージしやすいように湯気のような画像にしていますが、本物の水蒸気は空気と同じく目には見えません。目に見える湯気は、実は非常に小さい液体の水の粒で、霧や雲と一緒の仲間です。上記のように、同じ水でもいろいろな形になるのですが、水の成分である分子「H2O(酸素原子に水素原子が2個結合したもの)」に変わりはありません。この水分子が、常に決まった位置にい続けるのが氷、手をつなぎがら動き回っている状態が水、それぞれが自由に飛び回っている状態が水蒸気ということになります。温度と圧力の関係を見て行きたいと思います。そのときの温度と圧力によってどのような状態になるかが決まるので、そこを深堀していきます。水の相図ここでは、物質の代表として、水の温度・圧力との関係を見て行きます。温度・圧力の関係をグラフにしたものを「相図」といい、水の相図は下記の通りになります。大気圧(地表の圧力)では、0°Cまでは固体である氷、0°C~100°Cの間は液体である水、100°C以上だと気体である水蒸気になります。圧力と温度が高いほどより気体になりやすくなります。図中の昇華曲線は氷からいきなり水蒸気に変わるライン、融解曲線は氷から水に変わるライン、蒸発曲線は水から水蒸気に変わるラインです。のどの状態にもなれる3重点というポイントが存在します。ここは、氷と水と水蒸気がお互いに交じり合ってるような、とても奇妙な状態です。※物質が固体・液体・気体に変化するときのことを状態変化と言いますが、状態変化については別ページで詳しくお話していますので、気になる方はこちらにも遊びにきてくださいね。先ほど出てきた相図の中に、3重点という点がありましたが、ここは固体・液体・気体のどれでもオーケーのちょっと不思議な点です。普段は絶対に目のすることが無い状態ですので、物質が3重点の状態になったらどのようになるのか実際に見てみたいと思います。それが、こちらの動画です。動画を見ていると、最初は液体だった物質が途中からいきなり固まり始めたり、そうかと思えば今度は沸騰したりと、とても奇妙な状態になっています。3重点、実際に見てると、何だかとても面白いですね!ちなみに、この動画には何の物質の3重点なのかは書いてなかったので、フラスコの中の物質が水なのかどうかは不明です。今度は、減圧沸騰の画像を見てみたいと思います。相図を見ると、圧力が下がるほど低い温度でも沸騰することが分かります。下記の動画では、フラスコの中の空気を真空ポンプで抜いて減圧しています。水の温度を測ってる温度計は21°Cで普段は液体の状態の水ですが、真空ポンプを作動させるとすぐに水が沸騰を始めるのが良く分かります。圧力鍋の仕組みこれは先ほどとは逆で、圧力を高くすると水の沸点が高くなることを利用している調理器具、圧力鍋です。圧力鍋は鍋の中の圧力を高く(大気圧の1.5~2倍程度)して、水が沸騰する温度を高くします。この時、圧力鍋の中での水の沸点は110~120°Cくらいになり、普通の鍋では100°Cの水にしかならないところを、約115°Cの水にして調理することができます。そのため、圧力鍋を使ったら、調理時間が短くなったり、使い方によってはより美味しく調理できるようになるのですね。色々な物質の融点と沸点ここでは、色々な物質の融点と沸点をご紹介したいと思います。状態全てを目にするのは水以外にはあまりありませんが、もちろん水以外の物質もこのように姿を変えていきます。2862°C良く知られている部分としては、なんでもすぐに凍らせることができて実験に良く使われる液体窒素などがありますね。エタノールはお酒(アルコール)の主成分でもあります。良く、料理酒などを使って調理してもアルコールは飛ぶから子供が食べても大丈夫と言ったりしますが、それはエタノールの沸点が水より低い78°Cのためです。沸騰している鍋の中にお酒を入れると、エタノールが蒸発して気体になって、文字通り飛んで行くから大丈夫だったのですね。どのように変化するのかをご紹介して終わりにしたいと思います。このとき、水以外の物質と水の場合で特徴が違ってくるので、それぞれ分けて説明していきます。質量は一緒ですが、体積は固体の場合が一番小さく、液体の場合がその次、気体の場合が一番大きくなります。このとき、固体と液体の体積はさほど大きな差はありませんが、気体になると急激に体積が大きくなります。見てみると、気体の場合が一番体積が大きいのは同じですが、固体と液体が逆になっており、液体の状態が一番体積が小さくなっています。これは、液体の状態が密度が一番高いということにもなり、水の中で氷が浮くのはこのためです。日常生活であまりにも見慣れた光景のため何ら不思議には思わないところですが、実は固体が液体の中で浮くというのは水だけの驚きの特徴なのです。他の物質では、液体の状態の中に固体の状態のものを入れると、固体の方が密度が高いので沈んでいきます。水だけが固体より液体の方が体積が小さくなるのは、水素結合という現象が起きているのが理由です。水素結合が起きると、液体の状態で分子同士の手をつなぐ力が強くなり、より分子同士が近くなります。そのため、水の場合だけ固体よりも液体の方が分子間の距離が近くなり、体積が小さくなるのですね。違いについてと、それに関わるおもしろ話についての話を終わります。まとめると、下記の通りです。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。コメントデータの処理方法の詳細はこちらをご覧ください。RECOMMENDこちらの記事も人気です。物質の状態変化とは?水での例や融点・沸点と一緒に徹底解説!ファンヒーターで結露が発生する理由とは?対策も含めて徹底解説!管理人:星野なゆたこんにちは、当ブログ管理人の星野なゆたです。この度は、当ブログへご訪問頂きまして誠にありがとうございます。当ブログは、日々の生活で出てくる「〇〇とは?」と調べたくなることについてまとめており、その答えを書いております。ごゆっくり気になった記事をご覧ください。メーカーの技術職として働きつつ、一児のパパとして仕事と育児に奮闘中です。サイトでは、下記サイトの写真およびイラストを使わせて頂いております。・写真AC・イラストAC・足成クリエイター、サイト運営者の方々へは、この場をお借りして厚くお礼申し上げます。