物の熱量・温まり方(熱とは?熱の移動・温度の違う2つの水・カロリー)
『塾技・理科』
状態変化の基本(物質の三態)
物質は温度を上げると、
固体→液体→気体
と変化します。物質の三つの状態を「三態(さんたい)」と言います。
「氷→水→水蒸気」
ですね。
固体・液体・気体では、体積の変化が違います。
図を見ると分かりますが、物質を作る粒(分子)の様子が違います。
固体はすきまがなく、液体は少しスキマがあります。気体はスキマだらけです。
その結果、気体は体積の変化が非常に大きいです。
ただし、物質は、温度で状態が(固体・液体・気体と)変わり体積が変わり
ますが、重さは変わりません。
融解(氷→水)と凝固(水→氷)と気化(水→水蒸気)
固体(氷)が液体(水)になることを「融解」と言います。
融解する温度を融点と言います。氷→水の融点は0℃ですね。
液体(水)が固体(氷)になることを「凝固」と言います。
凝固する時の温度を凝固点と言います。水→氷の凝固点は0℃です。
ただし、「水」に食塩や砂糖等がまじった「不純物」になると、
凝固点が下がり、0℃以下になります。(凝固点降下)
0℃になっても凍らないという事ですね。
理屈としては、液体(水)から固体(氷)になるには、下記の図の
粒がビッシリと揃う必要がありますが、不純物が混ざると、ビシッと
固まりにくくなり、凝固点が下がるという事のようです。
液体(水)が気体(水蒸気)になることを「気化」と言います。
気化は、蒸発とふっとう(沸騰)の2つがあります。
蒸発は低温でも起こり、ふっとうは液体の内部から気体となった
泡が出てくる現象で、より高温です。
液化(水蒸気→水)
気体(水蒸気)が液体(水)になることを「液化」と言います。
コップの水に氷を入れると周りに水滴がつきますよね?
これは「液化」です。
理屈は、氷によってコップ周辺の温度が下がり、飽和水蒸気量も
下がります。露点(水蒸気から水滴に変わる温度)に達した
段階で、水滴になってくるからです。
昇華(固体→気体、気体→固体)
液体(水)を通過せずに、
固体→気体、気体→固体
になることを「昇華」と言います。
昇華の例としては「ドライアイス」がよくあげられます。
ドライアイスは固体→気体(二酸化炭素)になります。
https://nlab.itmedia.co.jp/nl/articles/1805/29/news028.html
ドライアイスに水をかけると発生する「煙」は二酸化炭素ではないそうです。
気体(二酸化炭素)は目に見えませんからね。煙は霧のようなものだそうです。
防虫剤のナフタレンが減っていく現象も昇華だそうです。
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物の熱量・温まり方(熱とは?熱の移動・温度の違う2つの水・カロリー)