理科ラボ

実験道具 / 中学1年 化学

状態変化と粒子のようす

物質を選んで温度を変え、固体・液体・気体の粒子の動きと、実物のようすをくらべよう。融点・沸点が物質ごとにちがうことも確かめられます。

使い方

3ステップ
  1. 物質を選ぶ「物質を選ぶ」で物質を選びます。融点と沸点が表示されます。
  2. 温度を変える温度のつまみを動かすか、「固体」「融点」「液体」「沸点」「気体」のボタンでその温度にします。
  3. 2つの図をくらべる左は粒子のようす(ミクロ)、右は実物のようす(マクロ)です。状態が変わる温度で何が起こるか見よう。

全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

状態変化シミュレーター

物質を選んで温度を変化させ、固体・液体・気体の粒子の動きと実物のようすを比べてみよう

操作パネル

融点: - ℃ / 沸点: - ℃
状態: ---

①粒子モデル(ミクロな視点)

②実物のイメージ(マクロな視点)

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、物質と温度がそろいます。温度を変えるのは自分で。

ミッション 1

氷をとかそう

−20℃の氷を温めて、液体の水にする。

  1. 物質は水、温度は−20℃(固体=氷)です。
  2. 温度のつまみを少しずつ右に動かそう。
  3. 何℃で液体になった? 粒子の動き方はどう変わった?

見るところ融点(0℃)の前と後の、粒子の並び方と動き方。

やってみたら開こう:わかること

固体では粒子が規則正しく並んでその場で振動し、液体では粒子が位置を変えながら動き回る。固体がとけて液体になる温度を融点といい、水の融点は0℃。

ミッション 2

水を気体にしよう

液体の水を加熱して、気体(水蒸気)にする。

  1. 物質は水、温度は40℃(液体)です。
  2. 温度を上げて、気体にしよう。
  3. 気体になると、粒子どうしの間隔はどうなった?

見るところ沸点(100℃)の前と後の、粒子の間隔と速さ。

やってみたら開こう:わかること

液体が沸騰して気体になる温度を沸点といい、水の沸点は100℃。気体では粒子どうしが大きく離れて自由に飛び回るので、体積がとても大きくなる。状態が変わっても、粒子の数(質量)は変わらない。

ミッション 3

エタノールの沸点は?

エタノールを気体にする温度を調べ、水とくらべる。

  1. 物質はエタノール、温度は20℃です。
  2. 温度を上げて、何℃で気体になるか調べよう。
  3. 水の沸点とくらべよう。

見るところエタノールが気体になる温度。

やってみたら開こう:わかること

エタノールの沸点は約78℃で、水より低い。融点・沸点は物質によって決まっているので、物質を見分ける手がかりになる。

ミッション 4

金属もとける?

鉄を加熱して、液体にする。

  1. 物質は鉄、温度は20℃(固体)です。
  2. 温度をどんどん上げて、液体にしよう。
  3. 鉄の融点は何℃? ほかの金属(銅・アルミニウム・金など)も調べてみよう。

見るところ鉄が液体になる温度と、気体になる温度。

やってみたら開こう:わかること

金属も、温度を上げれば液体や気体になる。鉄の融点は約1538℃、沸点は約2862℃。私たちのまわりの温度で固体・液体・気体のどれになるかは、物質の融点・沸点で決まる。

この道具でわかること

わかること
固体粒子が規則正しく並び、その場で振動している
液体粒子が位置を変えながら動き回る
気体粒子が大きく離れて自由に飛び回る(体積がとても大きい)
融点・沸点物質ごとに決まっている。状態が変わっても粒子の数(質量)は変わらない

融点・沸点は1気圧のときの値です。二酸化炭素のように、1気圧では液体にならず固体から直接気体になる物質もあります(昇華)。

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。