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中学・理科1分野「状態変化と温度」の学び方

2016年05月12日更新

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はじめに

今回は、「状態変化と温度」について学びます。

学ぶ内容

ここでは、状態変化と物質の三態、三態変化(融解、凝固、気化、凝縮、昇華)、物質の状態変化の例、状態変化と温度、純物質と混合物について、一部において図を交えながら、基礎事項を覚えます。

状態変化と物質の三態と状態変化の例

状態変化とは、熱したり冷やしたりするとその物質の状態が変化することを指します。

たとえば、水の場合だと、冷やせば氷、熱すれば水蒸気になりますよね。それらは、固体(氷)、液体(水)、水蒸気(気体)の3つに変化します。

これを物質の三態と言います。 三態とは、物質の固体+液体+気体の状態を示します。

三態変化(融解、凝固、気化、凝縮、昇華)

三態変化を図に表すとこのような感じになります。

では、これらの単語について覚えるべき事柄を学びましょう。

  • 融解固体から液体への変化 例)氷⇒水
  • 凝固液体から固体への変化 例)水⇒氷
  • 気化液体または固体が直接気体へ変化 例)水⇒水蒸気、氷⇒水蒸気
  • 昇華:固体から気体、気体から固体へ変化 例)氷⇒水蒸気、水蒸気⇒氷
  • 凝縮:気体から液体への変化 例)水蒸気⇒水
  • 蒸発:液体から気体への変化 例)水⇒水蒸気

気化は学校によって「昇華・蒸発」と区別し学ぶことがありますので、言葉の意味だけ知っておきましょう。

状態変化と温度

ここでは、水を例にして学びます。まず、この図を見てください。

この図は、水に熱を加え続けた時の状態変化を表した図です。

  • 1:氷
  • 2:氷+水
  • 3:水
  • 4:水+水蒸気
  • 5:水蒸気

という感じです。 なぜこうなるのかというと、融点と沸点に関係があります。

融点とは固体が融解する温度のことで、凝固点(液体が凝固する温度)と同じ、0℃です。

反対に、沸騰する温度のことを沸点といい、100℃です。

つまり、0℃以下は氷(固体のみ)、0℃以上は水(液体以上気体未満)、100℃以上は水蒸気(気体のみ)ということになります。

融点と沸点は、物質によって異なります。

純物質と混合物

簡単に言ってしまうと、物質はこのように分類されます。

  • 混合物2種類以上の物質から構成されている。 例)空気、海水など
  • 純物質1種類のみの物質から構成されている。 例)酸素など
  • 単体:1種類の原子のみから構成されている。
  • 化合物:2種類以上の原子から構成されている。

単体と化合物は、高校の化学(または物理)で習う範囲なので覚える必要はありません。

混合物と純物質の状態変化

混合物とは?

混合物とは、複数の物質が合わさってできたものです。

例)塩酸(HCl)

純物質とは?

純物質とは、一つの物質から構成されるものです。

例)酸素(O)

状態変化

純物質の場合、融点・沸点ともに物質によって異なりますが、同じ物質なら質量が違っても同じ一定の値になります。

混合物の場合、融点・沸点ともに一定の値になりません。質量が異なると、沸騰に時間がかかります。例として水をあげると、100gの水と300gの水が沸騰するのには時間差があります。それと同じことです。

おわりに

いかがでしたか? ぜひ、参考にして覚えてくださいね。

(image by amanaimages)
(image by 著者)

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本記事は、2016年05月12日時点の情報です。記事内容の実施は、ご自身の責任のもと安全性・有用性を考慮してご利用いただくようお願い致します。

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