沸騰

沸騰

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

  • 液体加熱した際、液体の表面からだけでなく、内部からも激しく気化気体への状態変化)が起こる現象を指します。
  • 純粋な物質では、沸騰が起こっている間は加熱を続けても温度が一定(沸点)に保たれます。
  • 水の場合、1気圧下では約100℃で沸騰し、液体から気体へ変化する際に大きな体積膨張を伴います。

解説

液体を加熱していくと、液体の表面から分子が飛び出す「蒸発」が起こります。さらに温度が上昇し、液体の飽和蒸気圧が大気圧と等しくなると、液体の内部からも気泡発生するようになります。これが「沸騰」です。

沸騰が始まると、与えられた熱エネルギーはすべて状態変化(分子間の結合を断ち切ること)に使われるため、液体がすべて気体になるまで温度は上がりません。このときの温度を沸点と呼びます。水は他の物質に比べて沸点が高く、また蒸発熱(潜熱)も非常に大きいという特徴があります。

コラム

水は非常に特殊な物性を持つ物質です。通常、物質は液体から固体になると分子が密に詰まり体積が減少しますが、水は氷になると水素結合によって隙間の多い結晶構造を作るため、逆に体積が増加します。

この性質は私たちの生活にも影響を与えています。例えば、寒冷地で冬の夜間に水道管が破裂するのは、管の中の水が凍って体積が膨らみ、内側から強い圧力がかかるためです。これを防ぐために、蛇口から少量の水を流し続けて凍結を防止する工夫がなされています。

小学生のみなさんへ

水をおなべに入れて火にかけると、やがてあわが激しく出てきますね。これが「沸騰ふっとう」という現象げんしょうです。水の場合、温度が100度になると沸騰ふっとうが始まります。

ふだん、コップの水がいつのまにか減っているのは「蒸発じょうはつ」といって、水の表面から少しずつ空気の中に逃げていくからです。でも、沸騰ふっとうは水の表面だけでなく、中からもどんどん水蒸気すいじょうきになって出ていくので、とてもはげしい動きになります。

また、水には「こおると体積が大きくなる」という、ほかのものにはあまり見られない不思議な力があります。冬に外の水道管がこわれてしまうことがあるのは、中の水が氷になって、入れ物である管を内側からおし広げてしまうからなのです。

ルラスタコラム

寒い地域では、冬の夜に水道の蛇口から少しだけ水を出しておくことがあります。これは、水が動いていればこりにくくなるし、もし少しこおっても、水が流れる道があれば管が破裂しにくくなるからです。昔からの生活の知恵なんですよ。

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