第７章：物質の状態～物質の三態～

こんにちは＜Frank＞です。

参考図書の78ページの冒頭、筆者が飛行機から雲を見下ろした話をさ
れていますが、私も機内から窓越しに眺める空の景色がとっても好き
でした。

商社マン時代から数えると何百回と乗った飛行機。20代のときはいつ
も窓側の席に座り、青空や積乱雲、前線、雷などを眺めていました。

水蒸気が上空で冷やされて細かい水滴になった雲。そんなヒントを頼
りに、物質の三態について学習します。

１．粒子の拡散と熱運動
拡散とは、物質の粒子が自発的に広がって均一になる現象です。例え
ば、香水を空間に吹き付けると、時間が経つにつれて香りが部屋中に
広がるのは拡散によるものです。

これは粒子が常に熱運動（温度に応じたランダムな運動）を行ってい
るために起こります。熱運動は温度が高いほど活発で、粒子の移動速
度も速くなります。

参考図書では、集気びんに臭素を入れた例が述べられていました。こ
の例も分かりやすかったです。

２．気体の圧力
気体の圧力は、気体分子が容器の壁に衝突する際に生じる力によって
生じます。気体分子が活発に動いているため、これらの分子が容器の
壁に当たることで圧力が発生します。

温度が上がると分子の運動エネルギーが増加し、衝突回数や力が増え
るため、気体の圧力も上がります。ボイルの法則やシャルルの法則な
ど、圧力、体積、温度の関係を説明する法則が存在します。

３．気液平衡
気液平衡とは、ある温度において液体が蒸発する速度と気体が凝縮す
る速度が等しくなり、液体と気体の量が一定に保たれている状態です。

例えば、閉じられた容器に水を入れておくと、最終的に水の蒸発と水
蒸気の凝縮がバランスし、水の量と水蒸気の量が安定します。この状
態が気液平衡です。

４．蒸気圧（飽和蒸気圧）
蒸気圧とは、液体が気体に変化して蒸発する際、気体が液体に戻ろう
とする圧力のことです。特定の温度で液体とその蒸気が平衡状態にあ
るときの蒸気圧を飽和蒸気圧と呼びます。温度が高くなると蒸気圧も
上がり、液体はより早く蒸発します。

５．沸騰
沸騰は、液体がその内部から気体へと変化する現象です。液体の蒸気
圧が外部圧力（通常は大気圧）と等しくなると、液体全体にわたって
気泡が形成され、これが表面に上昇して気体となります。

水の沸点は通常100℃ですが、気圧によって変動します。高地では気
圧が低いため沸点も低くなります。富士山の山頂では水の沸点が87℃
というのも頷けます。

因みに参考図書の＜沸騰＞の項目で、「蒸発と沸騰の違い」について
読者に問いかけていたので、英語の勉強がてら英語の定義を確認して
おきます。

Evaporation and boiling differ mainly in their process and conditions:

Evaporation is a slow, surface-level process where molecules escape
from the liquid into the gas phase at temperatures below the boiling
point. Boiling occurs when the liquid’s vapor pressure equals the ex-
ternal pressure, causing the entire liquid to rapidly transition to gas at
a specific boiling point. In short, evaporation is gradual and surface-
specific, while boiling is rapid and occurs throughout the liquid.

【Remarks】
Special thanks to ChatGPT. The content above is a summary of ChatGPT’s
response to my question, supplemented with my own reflections and com-
ments. Upon completing the study of the reference materials, I intend to
further elaborate on the study content.

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【参考図書】『もう一度高校化学』（吉野公昭氏、日本実業出版社）