固体、液体、気体の違いは運動の違い

物体は３つの状態をもつ

その3つとは固体、液体、気体の３つ状態です。

水で説明すると、固体は氷、液体は水、気体は水蒸気になります。

氷と水と水蒸気の違いは何か。それは温度の違いです！

水は０℃で氷になり、１００℃で沸騰して水蒸気になります。

このように、温度によって固体⇔液体⇔気体と状態が変化することを状態変化といいます。

ちなみに、固体から液体に変化せずに、一気に気体に状態変化をする物体もあります。

それはドライアイスです。ドライアイスは溶けても水のような液体にならず、二酸化炭素として気体になるため、ケーキの保冷剤として利用されています。

固体→液体の状態変化を融解、液体→固体を凝固

液体→気体を気化（蒸発）、気体→液体を凝縮

固体→気体を昇華、その逆の気体→固体も昇華といいます。

固体、液体、気体の違いはなんだろう？

状態変化のポイントは温度です。温度によって何が変わるのか？

それは、物体をつくっている粒子の運動が変わります！

すべての物体（私たちの体も含めて）は粒子という小さな粒でできていて、その粒子は運動（動くこと）をしています！

そして温度が高いほど、激しく運動します！この運動の差が状態の違いです。

 固体は規則正しく並んでいますが、わずかに振動しています。氷をイメージするとわかりやすいですが、水とは違い決まった形があるので、触ることができます。

液体はある程度自由に動くため、ものを溶かすことができます。（拡散）

気体は激しく飛び回っています。そのため水が水蒸気に変化すると体積が1000倍以上にもなります。

イメージはそれぞれ

固体は教室に全員座っている

液体は休み時間になって、友達と話したり、トイレに行ったりと少しバラバラになっている

気体は業後になって、それぞれ家にバラバラに帰っている

というような感じです。

体積は基本的に気体＞＞＞液体＞固体というようになります！

そのため、密度は固体＞液体＞＞＞気体というようになります！！

が、「水」は違います！液体＞固体＞＞＞気体となります。実験をしてみましょう。

物体を状態変化させてみよう！

温めて液体にしたろう（ろうそく、パラフィンともいう）をビーカーの中に入れ、液体の状態でビーカーに油性ペンで線を引きます。このまま冷やして固体にすると、下の写真のように中央がへこんで体積が小さくなります。

固体に状態変化することで、粒子が密集して体積が小さくなるわけですね。

水の場合は冷やして固体（氷）にすると体積は少し大きくなります。これは、水の粒子が規則正しく並ぶと、すき間の多い状態で並ぶので、自由に動ける液体の状態のほうが体積が小さくなるんです。

氷が水に浮くことからも氷のほうが密度が小さい（＝体積が大きい）ことがわかります。凍らせたペットボトルは膨らんでますよね。

ちなみに、水は4℃の時に最も体積が小さくなります。

※ろうと同じ実験を行おうとして、ビーカーに水を入れて凍らせると、水が膨張してガラスのビーカーが割れて危険なのでしないようにしましょう。

エタノール（お酒や消毒に含まれる）を袋に入れてから、お湯（78℃以上）で温めると袋が膨らみます。これは、エタノールが液体⇒気体に状態変化を起こしているからです！

オマケ　4つ目の状態

じつは気体の温度をさらに上げていくと「プラズマ」という粒子の中身が分かれた状態の高いエネルギーを持つ状態になります。

例えば、オーロラや太陽、雷はプラズマです。発見までの歴史がそれほど深くないので、研究中の部分も多いですが、蛍光灯や医療用レーザー、工業用集積回路など多くの場所で利用されています。

さらにオマケ、固体の温度を下げていくと粒子が全く動かない状態になります！この時の温度は−273.15℃で絶対零度といいます。粒子がこの温度になると二度と動くことはありません。つまり粒子の死ですね。

まとめ

物質は「固体」「液体」「気体」の３つの状態を持つ

温度によって状態が変わることを状態変化という

基本的に体積は気体＞＞＞液体＞固体だが、水は気体＞＞＞固体＞気体になる