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物質の状態変化

一般小学生

まとめ

物質の状態変化
温度の変化によって物質が固体液体気体の間でその姿を変える現象

解説

物質は温度の変化に伴い、固体、液体、気体という3つの状態の間を行き来します。これを物質の三態と呼びます。温度が上がると物質を構成する粒子の熱運動が激しくなり、粒子同士の結びつきを振り切って自由に動くようになります。固体から液体になることを融解、液体から気体になることを蒸発気化)といいます。逆に温度が下がると、気体から液体になることを凝縮、液体から固体になることを凝固と呼びます。

状態が変化しても、物質を構成する粒子の数自体は変わらないため、全体の質量は変化しません。しかし、粒子間の距離や動き方が変わるため、体積は変化します。一般的には、固体よりも液体のほうが、液体よりも気体のほうが体積が大きくなります。

状態 粒子の並び方 粒子の動き 体積
固体 規則正しく並ぶ その場で振動 最小(水以外)
液体 不規則に集まる 比較的自由に動く
気体 バラバラに離れる 激しく飛び回る 最大
コラム

通常、物質は固体から液体を経て気体になりますが、液体を経由せずに直接固体から気体、あるいは気体から固体に変化する現象を昇華と呼びます。ドライアイスやナフタレンなどがその代表例です。

また、水は非常に特殊な性質を持っており、液体(水)よりも固体(氷)のほうが体積が大きくなります。これは、氷になるときに粒子が隙間の多い構造を作るためです。冬に水道管が破裂したり、氷が水に浮いたりするのはこの性質によるものです。

小学生のみなさんへ

まわりにある物は、温度によってすがたを変えることがあります。これを「物質の状態変化」といいます。たとえば、氷をあたためると水になり、さらに熱すると湯気水蒸気)になりますね。氷は固体、水は液体えきたい、水蒸気は気体と呼ばれます。

すがたが変わっても、もともとの重さは変わりません。でも、ふくらんだり、ちぢんだりして、大きさ(体積)は変わります。ふつうは、固体よりも液体えきたいのほうが、液体えきたいよりも気体のほうが大きくなります。ただし、水だけは特別で、氷になるときに少しだけ大きくなるという不思議な性質を持っています。

ルラスタコラム

ドライアイスを見たことがありますか?ドライアイスは、まわりの温度であたためられると、液体にならずにいきなり白い煙のような気体になります。このように、いきなりすがたを変えることを「昇華しょうか」といいます。アイスクリームを冷やすときによく使われていますね。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 物質の状態が変化しても、変化せずに一定に保たれるものは何か
物質の質量(全体の重さ)
【応用】 固体から液体、液体から気体へと状態が変化するとき、一般的に体積はどう変化するか。またその理由を答えなさい
物質を構成する粒子同士の距離が離れ、熱運動が激しくなるため、全体の体積は大きくなる
【実践】 水が氷に変化するとき、他の多くの物質とは異なるどのような特徴が見られるか。体積の変化に注目して答えなさい
一般的な物質は固体になると体積が減少するが、水は氷になるときに粒子が隙間の多い構造を作るため、体積が増加する

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