凝固

一般小学生

まとめ

解説

物質の状態は、温度や圧力の変化によって固体・液体・気体の間を行き来します。液体を冷却していくと、分子の熱運動が穏やかになり、物質固有の「凝固点」に達したところで液体から固体への変化が始まります。この過程を凝固と呼びます。

凝固が起こる際、物質は周囲に熱(凝固熱)を放出します。このため、凝固が進行している間は、冷却を続けていても物質の温度は一定に保たれます。一般的に、液体から固体になると分子間の距離が詰まるため体積は減少しますが、水の場合は水素結合の影響で結晶構造に隙間ができるため、逆に体積が増加するという特異な性質を持っています。

コラム

凝固点は気圧の影響を受けます。通常、圧力が上がると凝固点は上昇しますが、水の場合は圧力が上がると凝固点が下がるという珍しい性質があります。また、液体が凝固点以下になっても固まらない「過冷却」という現象もあり、衝撃などをきっかけに一気に凝固が始まることがあります。これらは物質の熱力学的な性質を理解する上で重要な要素です。

小学生のみなさんへ

水がこおって氷になるように、液体えきたいが冷やされて固体に変わることを凝固ぎょうこといいます。物質が熱を外ににがすことで、バラバラに動いていた粒がきちんとならんで固まる現象です。

ふつう、物質は液体から固体になると体積(かさ)は小さくなります。しかし、水だけは特別で、氷になると体積が約1.1倍に増えます。寒い日に外の水道管破裂はれつしたり、冷凍庫れいとうこに入れたペットボトルがふくらんだりするのは、このためです。

ルラスタコラム

氷に食塩を3対1の割合でまぜると、温度がマイナス20度くらいまで下がります。これを「寒剤かんざい」と呼び、これを使うとジュースをあっという間にアイスにすることができます。昔の人の知恵ですね。

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