理科ラボ

化学基礎｜物質の構成（3）物質の三態と熱運動

粒子はいつも動いている、状態は「並び方」のちがい

物質をつくる粒子は、いつも熱運動しています。固体・液体・気体（三態）のちがいは、粒子の並び方と動き方のちがいです。中学のふり返りから始めて、予想してから5つのステップで確かめよう。

ことばの準備

さきに知っておくこと

    ステップ1

    氷がとけて水になると、質量は？

    予想：20.0 g の氷をとかして水にした（蒸発はしない）。水の質量は？

    青い丸は粒子（分子）のモデル。動きは見やすいように単純化。

    予想を選ぶと、ここで条件を変えられるようになります。

    公式

    この単元の式

    名前式ことばで言うと・単位
    状態変化固体 ⇄ 液体 ⇄ 気体融解・凝固／蒸発・凝縮／昇華物理変化。質量は変わらない
    融点・沸点水：融点 0 ℃・沸点 100 ℃純物質では決まった温度1.013×10⁵ Pa（1 気圧）のとき
    状態変化の熱融解熱・蒸発熱温度を変えずに状態を変える熱加熱曲線の平らな部分

    加熱曲線の「平らな所」は状態変化中。熱は粒子どうしの結びつきを切るのに使われ、温度は上がらない。

    重要語句

    この単元でおさえること

    確認問題へ問題ページへ →実験道具：状態変化温度を変えて、粒子のようすと状態の変化を調べよう →

    実験のあとに読む

    なぜ融解中は温度が上がらないのか

    何を比べる？

    状態を変えたときの質量と体積、固体・液体・気体の粒子の動き、氷の加熱曲線、水とお湯での拡散の速さ、沸騰の泡のようすを比べます。

    結果をどう考える？

    温度は粒子の熱運動のはげしさです。氷がとけている間に加えた熱は、粒子の運動を速くする（温度を上げる）のではなく、粒子どうしを結びつけている力を切るのに使われます。だから全部とけ終わるまで温度は 0 ℃ のままです。沸騰も同じで、熱は液体の粒子を気体として飛び出させるのに使われます。

    まちがえやすい点・モデルの条件

    沸騰の泡を「空気」と考えるまちがいが多いです。加熱し始めに出る小さな泡はとけていた空気ですが、沸騰中の大きな泡は水蒸気です。

    制作：現役の理科教員 ／ 制作の考え方