沸とう

一般小学生

まとめ

  • 液体加熱した際、液体の表面だけでなく内部からも気体発生して激しく泡立っている状態。
  • 物質が液体から気体へと急激に変化する「状態変化」の一種である。
  • 一定の気圧下において、液体が沸とうし始める温度を「沸点」と呼ぶ。

解説

沸とうとは、液体の内部から蒸気が発生する現象です。似た現象に「蒸発」がありますが、蒸発が液体の表面のみで起こるのに対し、沸とうは液体の内部からも気体が発生する点が異なります。これは、液体の温度が上がり、液体の内部から発生しようとする蒸気の圧力が、周囲の圧力(外圧)と同じになったときに起こります。

水の場合、沸とうして水蒸気になると、その体積は約1600倍にまで急激に膨張します。この状態変化には多大な熱エネルギー気化熱)が必要であり、沸とうしている間は、加熱を続けても液体の温度は沸点以上に上がりません。この物理的な規則性は、物質の性質を特定する重要な指標となります。

コラム

液体が沸点に達するためには、熱が全体に効率よく伝わる必要があります。液体や気体では、温められた部分の密度が小さくなって上昇し、冷たい部分が下降する「対流」という仕組みによって熱が移動します。ビーカーにみそを入れた実験などで、底から温まった水が上昇し、循環する様子を観察することで、この熱移動のプロセスを確認できます。

また、水が氷になる(凝固する)際には体積が約1.1倍に増加するという、他の物質にはあまり見られない特殊な性質も併せて理解しておくと、物質の状態変化に関する知識がより深まります。

小学生のみなさんへ

水などの液体を温めていくと、ある温度で表面だけでなく、中からもあわが激しく出てくるようになります。この現象げんしょうを「沸とう」といいます。

水が沸とうして水蒸気すいじょうきという気体になると、その体積たいせきはもとの水の約1600倍にもふくらみます。反対に、水がこおって氷になるときは、体積たいせきが約1.1倍に増えるという、水ならではの不思議な性質もあります。

沸とうしているとき、水の中では熱が伝わる「対流たいりゅう」という動きが起きています。温められた水が上に移動し、冷たい水が下に流れこむことで、全体が同じように熱くなっていくのです。

ルラスタコラム

水が沸とうする温度は、ふつう100度ですが、高い山の上など空気がうすい場所では、100度よりも低い温度で沸とうが始まります。富士山の頂上でお米をたくと、芯が残りやすいのはこのためです。

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