一般小学生
まとめ
- 気体が冷却または加圧されることによって、液体へと変化する現象。
- 状態変化（相転移）の一種であり、変化の過程で周囲に熱を放出する（放熱）。
- 気体から液体に変わる際、物質の占める体積が劇的に減少するのが特徴である。
解説
物質は熱エネルギーの授受によって、固体・液体・気体の三態間を行き来します。これを状態変化と呼びます。気体状態にある物質は、分子が大きな熱エネルギーを持ち、空間を自由に飛び回っていますが、冷却されるとエネルギーを失い、分子同士が引き付け合って集まります。これが「凝縮」の正体です。
凝縮において最も顕著な変化は体積の減少です。例えば、水が水蒸気（気体）になると体積は約1700倍に膨張しますが、凝縮して水（液体）に戻ると、その体積は1700分の1へと急激に収縮します。ポリエチレン袋に少量の水を入れて加熱し、袋を膨らませた後に冷却すると、袋の内側に水滴が付着すると同時に袋が激しくしぼむのは、この体積変化を視覚的に捉えたものです。
コラム
凝縮は私たちの身近なテクノロジーにも応用されています。エアコンの室内機と室外機の間を循環している「冷媒」は、この状態変化を巧みに利用しています。冷媒が液体から気体になる時に周囲の熱を奪い（気化熱）、逆に気体から液体に凝縮する時に熱を放出することで、室内の熱を外へ運び出しているのです。
また、物質の状態変化に伴う体積変化は、凝縮以外でも重要です。一般的に物質は液体から固体になると体積が減少しますが、水だけは例外的に氷になると体積が増加します。氷と食塩を混ぜた寒剤（3:1の割合）を用いた実験では、水が凍る際の膨張を確認できますが、凝縮による収縮とは対照的な現象として理解しておく必要があります。
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