物質の三態変化を慶應生が図で超絶わかりやすく解説してみた!

物理 2017.1.12
物質の三態変化を慶應生が図で超絶わかりやすく解説してみた!

中学物理、高校物理における物質の三態変化をスマホでも見やすい図で慶應生が丁寧に解説します。

物理が苦手でも物質の三態変化が理解できるように解説しています。

物質の三態変化は、氷(固体)を熱すると水(液体)になり、水を熱すると水蒸気(気体)になることをイメージすればわかりやすいです。(後に詳しく解説)

融解・気化・液化・凝固・昇華も本記事を読めば理解できるでしょう。

ぜひ最後まで読んで、物質の三態変化をマスターしてください!

 

    1:物質の三態と分子(原子)の運動

    まずは物質の三態について解説します。

    三態とは、3つの形という意味だと思ってください。つまり、物質には3つの形があるということです。

    物質の三態とは、固体・液体・気体の3つのことです。

    物質の三態とは何かの解説画像

    では、それぞれについての詳しい解説と、分子の運動の関係を順番に解説します。

    物質の三態その1:固体

    固体は氷などをイメージしてもらって大丈夫です。

    固体を形成している分子(原子)は、分子間力という強い力で引き合っています。

    そして、規則正く並んで固体を形成しています。

    個体を形成している分子(原子)の画像

    分子間力が強いので、固体を変形(溶かす)させるには強い力が必要です。

     

    物質の三態その2:液体

    固体の温度を上げていくと、分子間力がだんだん弱まっていき分子(原子)の運動が激しくなります。

    すると、分子(原子)の結合が切れる場所が出てきて、分子(原子)が自由に移動できるようになります。

    液体を形成している分子(原子)の画像

    よって液体では、分子(原子)が自由に移動できるので容器の形によって自由に変形できるのです。

     

    物質の三態その3:気体

    液体の温度を上げていくと分子(原子)同士のの結合がほとんどなくなります。

    すると、分子(原子)の移動速度は速まって、液体のとき以上に自由に移動できるようになります。(分子間力がほとんど無視できる)

    気体を形成している分子(原子)の画像

    気体は、液体と同様、分子(原子)が自由に移動できるので容器の形によって自由に変形可能ですね。

    物質の三態と分子(原子)の運動についての解説は以上になります。

     

      2:物質の三態変化とは?図でよくわかる!

      では、物質の三態変化について解説します。

      氷を熱すると液体になり、液体を熱すると気体になりますよね?

      このように、物質の三態変化とは、物質が固体・液体・気体に変化できることをいいます。

       

      物質の三態変化

      物質の三態変化には、融解・気化・液化・凝固・昇華があるので、順番に解説します。

      融解

      では、物質の三態変化をもっと詳しく学んでいきましょう。

      今回は、氷の状態から熱を加えていくことを考えます。

      まず、0℃の氷に熱を加えると、氷の一部が水(液体)になっていき、氷の全てが溶けるまでは温度は0℃のままです。

      このように、氷(固体)が水(液体)になり始める温度(今回は0℃)のことを融点といいます。

      氷(固体)から水(液体)への状態変化を融解といい、融解するのに必要な熱量を融解熱といいます。

      融解の解説画像

      ※この機会に熱量を学習したい人は、熱量について詳しく解説した記事をご覧ください。

       

      気化

      0℃を超えて100℃未満では水(液体)のままです。

      100℃になると、温度の上昇が止まります。そして水(液体)の一部が水蒸気(気体)になっていきます。

      このように、水(液体)が水蒸気(気体)になる温度を沸点といい、水(液体)から水蒸気(気体)への状態変化を気化(または蒸発)といいます。

      また、気化するのに必要な熱量を気化熱(蒸発熱)といいます。

      物質の三態変化 気化の解説画像

       

      液化・凝固

      今度は、温度を下げていくことを考えます。

      水蒸気(気体)の温度を下げていくと水(液体)になります。このように、気体から液体への状態変化を液化(または凝結)といいます。

      また、水(液体)の温度を下げていくと氷(固体)になります。このように、液体から固体への状態変化を凝固といいます。

      物質の三態変化 凝固の解説画像

       

      昇華

      最後に、昇華について解説します。

      ドライアイス(固体のCO2)やナフタリンなど、固体を熱したとき、液体にならずいきなり気体になるものがあります。このように、固体から直接気体になる状態変化を昇華といいます。

      気体から液体にならずに固体になる状態変化も昇華です。

      ※昇華についてもっと深く学習したい人は、昇華について詳しく解説した記事をご覧ください。

      物質の三態変化 昇華の解説画像

       

      いかがでしたか?物質の三態変化が理解できましたか?

      最後に、物質の三態変化のまとめ図を載せておきます。ぜひ保存して普段の物理の勉強に活用してください!

      物質の三態変化まとめ画像

       

      物質の三態変化は物理でも非常に重要な分野の1つです。必ず理解しておきましょう。

      物質の三態変化を忘れたときは、また本記事で物質の三態変化を復習してください。

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      この記事の執筆者

      ニックネーム:受験のミカタ編集部

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