一般小学生

まとめ

【定義】
水が冷却され、凝固して固体となった状態。多くの物質とは異なり、液体よりも固体の方が密度が小さく、体積が大きくなるという特殊な性質を持つ。

まとめ

水は固体(氷)になると体積が増加する特殊な物質である。状態変化に伴う温度変化において、沸点に達した水は内部からも気化する「沸騰」を起こし、その間、温度は一定に保たれる。

解説

一般に物質は液体から固体に変化する際、分子間の距離が縮まり体積が減少するが、水は水素結合の影響で氷になると隙間の多い結晶構造を作るため、体積が増加し密度が減少する。この性質により、氷は水に浮き、寒冷地では水道管内の水が凍結・膨張することで管が破裂する事故が起こる。また、液体の水を加熱すると温度が上昇するが、100℃(沸点)に達すると、液体の表面から気化する「蒸発」だけでなく、内部からも気化する「沸騰」が始まる。沸騰している間は、与えられた熱エネルギーがすべて状態変化(液相から気相への移行)に費やされるため、水温は100℃で一定となる。この過程は加熱時間と温度の関係を示すグラフにおいて水平な線として現れる。

小学生のみなさんへ

水が冷えて固まったものが「氷」です。ふつうの物は、液体から固体になると体積が小さくなりますが、水は氷になるとふくらんで大きくなるという、めずらしい性質を持っています。冬の寒い日に、水道管がこわれないように少しだけ水を出しっぱなしにするのは、水が凍ってふくらんだ時に管を突き破るのを防ぐためです。また、水を温めていくと100度で「沸騰(ふっとう)」が始まり、水の表面だけでなく中からもあわが出てきます。このとき、温度は100度のまま上がらなくなります。

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