まとめ
- 固体が液体を経由せずに直接気体へと変化する、あるいは気体が直接固体へと変化する現象。
- ドライアイス(二酸化炭素)やヨウ素、ナフタレンなどが代表的な物質として挙げられる。
- 物質の状態変化(三態変化)の一種であり、温度や圧力の条件によって発生する。
解説
物質は通常、温度の上昇に伴って固体から液体、液体から気体へと状態を変化させますが、特定の条件下では液体にならずに直接状態が変わることがあり、これを昇華と呼びます。例えば、1気圧下におけるドライアイスはマイナス78.5度で直接気体になります。これは、二酸化炭素が液体として存在できる「三重点」という温度・圧力のポイントが、通常の1気圧よりも高い場所にあるためです。
理科の学習においては、昇華は「状態変化」の単元で扱われます。物質が固体から気体へ昇華する際には周囲から熱を吸収し、逆に気体から固体へ昇華する際には熱を放出します。また、この単元では温度変化に伴う物質の体積膨張についても学びます。一般に、気体は固体や液体に比べて熱による体積の変化(膨張率)が非常に大きく、この性質の違いを利用した装置にバイメタルなどがあります。物質の種類によって膨張の度合いが異なる点や、気圧と沸点の関係性とあわせて理解することが重要です。
ふつう、氷をあたためると水になり、さらにあたためると湯気になります。このように、物は「固体・液体・気体」と順番にすがたを変えるのがふつうです。
でも、中には液体にならずに、いきなりすがたを変える物があります。これを「昇華」といいます。一番わかりやすい例は、アイスクリームなどを冷やすときに使う「ドライアイス」です。ドライアイスは、ほうっておくと水にならずに、そのまま白いけむりのような気体になって消えてしまいますね。
また、冬に外に干したせんたく物が、こおっているのにいつのまにかかわいているのも、氷が直接水蒸気になっているからです。このように、物の温度が変わると、すがただけでなく体積(大きさ)も変わります。空気はあたためると大きくふくらみますが、金属などは少ししかふくらみません。物によってふくらみ方がちがうのも、理科のおもしろいところです。
ドライアイスは、私たちがはき出す息にもふくまれている「二酸化炭素」を、ものすごく冷やして固めたものです。水ではないので、とけてもぬれないから「ドライ(かわいた)アイス」と呼ばれているんですよ。
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