− 第2章 物質の状態−第1講 −

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2−1 物質の三態
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粒子くん 水は、温度や圧力の変化に応じて固体(氷)、液体、気体(水蒸気)の状態をとる。一般に、物質は、固体、液体、気体のいずれかの状態をとっている。この講では、これらの状態の特徴や状態変化の仕組みについて調べてみよう!
1.物質の三態
物質は、一般に固体、液体、体積という3つの状態をとる。これらを物質の三態という。三態の変化は、温度圧力を変えることによっておこり熱運動といわれる。
固体 液体 気体
固体 液体 気体
粒子が、規則正しく配列しており、わずかに振動している 互いに引き合いながら、乱雑に動きまわっている 粒子は激しく運動している
▼ 状態変化の名称
特に、固体から直接気体になる変化や、逆の変化を昇華という。
昇華しやすい物質としては、ドライアイス・ヨウ素・ナフタレンなどの分子結晶がある。
▼ 状態図
温度・圧力に応じて物質がどのような状態にあるか示した図を状態図という。
右の図は二酸化炭素の状態図である。ドライアイスは1atmのとき、-78.5℃以下では固体であるが、これより高い温度の場合には気体として存在する。
また、二酸化炭素を液体にするには、5.2atm以上の圧力を加えればよいこともわかる。

三重点・・・・固体・液体・気体が共存
臨界点・・・・液体として存在できる限界
状態図

2.状態変化に伴う熱の出入り
温度を高くすると、粒子の熱運動は活発になる。下図は、水における圧力1atmのもとで、一定量の熱を加え続けたときの加熱時間と温度の関係をグラフにしたものである。
水の三態変化
▼ 熱量
氷が融解するときや水が蒸発するときは、熱を加え続けても温度変化が見られない。これは、その間の熱が、固体→液体、液体→気体への状態変化に熱が使われたためである。
この吸収された熱量は、それぞれ融解熱・蒸発熱とよばれる。また、逆に気体→液体、液体→固体に変化する場合は、凝縮熱・凝固熱とよばれ蒸発熱・融解熱と同じ熱量が放出される。
【例題】
 氷の融解熱は6〔kJ/mol〕である。36gの氷を完全に融解するのに必要な熱量は何kJか。
単位〔kJ/mol〕は、物質1molを融解するのに6kJ必要という意味である。
水の分子量はH2O=18であるので、36gは2mol
したがって、2×6=12kJとなる。


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