物質の状態

運動粒子理論。物質の状態。溶ける。凍りつく。沸騰中。結露。ガスの体積に対する温度の影響。圧力がガスの体積に与える影響。

私たちは、私たちの周りにあるものはすべて物質であることを知っています。私たちが呼吸する空気、食べる食べ物、飲む水、これらはすべて物質からできていると考えられています。しかし、その物質が何でできているのか疑問に思ったことはありませんか?。この質問に答えるために、運動粒子理論を理解しましょう。

運動粒子理論によれば、すべての物質は原子または分子と呼ばれる極めて小さな粒子で構成されているとされています。これらの粒子は常に動いています。物質を構成する粒子の間には空間があります。粒子間には引力が存在します。さまざまな状況において、これらの力は粒子を結合した状態に保ちます。ご存知のとおり、物質には 3 つの状態があります。これらは固体、液体、気体です。運動粒子理論に基づいて物質の各状態を調べてみましょう。

固体内の粒子は密に詰まっています。粒子が密に詰まっているため、固体は固定された形状を持ちます。固体の例としては塩粒が挙げられます。固体中の粒子が密集しているのは、粒子間に強い引力が存在するためです。固体内の粒子は動きの自由度がほとんどありません。固定された位置の周りでのみ振動します。では、なぜ塩の粒が振動しているのが見えないのでしょうか?。それは、これらの振動が非常に小さく、目に見えないからです。

液体中の粒子は固体中の粒子のように規則的に配列されていません。それらはまだ比較的近いところにあります。彼らは互いの横を滑るように通り過ぎることが出来ます。液体には明確な形がありません。液体は、それが入っている容器の形状をとります。たとえば、コップに水を注ぐと、水はコップの形になります。

液体の体積は一定です。しかし、3 つの状態について話すとき、ボリュームとは何でしょうか?。体積は、何かが占める空間の大きさを測る指標です。たとえば、1 リットルの水を別の容器に移しても、1 リットルのままです。液体では、粒子は固体よりも自由に動きます。彼らはお互いを通り過ぎることができます。これは、固体に比べて液体の粒子間の引力が弱いためです。

気体は決まった形を持ちません。代わりに、それらは入っている容器の形状をとります。風船にガスを入れると、風船が膨らんで形になります。箱の中にガスを入れると、ガスは箱の形になります。ガス中の粒子は互いにそれほど強くくっつきません。彼らの間には弱い引力がある。このため、ガスはすぐに拡散して容器を満たすことができます。ガスの例としては、酸素や二酸化炭素などがあります。空気はさまざまなガスの混合物です。

気体の体積は一定ではありません。これは、ガスをより小さな体積に圧縮できることを意味します。スポンジを絞って小さくするようなものです。これは、ガス粒子間に多くの空間があるために起こります。

物質は、その中の粒子の配置を変えることによって、ある状態から別の状態へと変化することができます。たとえば、固体は溶融と呼ばれるプロセスによって液体に変化することができます。固体が加熱されると融解が起こります。固体が温まるにつれて、その小さな粒子はより多くのエネルギーを得るため、どんどん速く動き始めます。最終的に、彼らは十分なエネルギーを得て、固定された位置から抜け出し、互いの横を滑り始めます。この変化により、固体が液体に変化します。固体が液体に変化する特定の温度を融点と呼びます。

液体は凍結と呼ばれるプロセスによって固体に変化します。これは、液体が熱を失うときに発生し、通常は冷たくなります。液体が冷えると、その微粒子は減速し、エネルギーを失います。最終的に、それらはエネルギーを失って集まり、規則的で固定されたパターンを形成します。この変化により、液体が固体に変わります。液体が固体に変わる特定の温度を凝固点と呼びます。

沸騰とは、温度の上昇により液体物質が気体の状態に変化する過程です。液体を加熱すると、その小さな粒子がより速く動き始めます。粒子がどんどん速く動くにつれて、一部の粒子は十分なエネルギーを得て液体から抜け出し、気体になります。これらのガス粒子は泡を形成し、表面に上昇します。液体が気体に変わる温度を沸点といいます。

凝縮は気体が液体に変化するプロセスです。ガスが冷えると、その微粒子は減速して集まります。粒子が近づくと、小さな液滴が形成されます。氷のように冷たいコップの水の外側に水滴ができるのはなぜかわかりますか?。これは結露によるものです。

ガスを加熱すると、ガスの粒子はエネルギーを得ます。これらの高エネルギー粒子は高速で動き始めます。彼らは互いに衝突し始めます。この動きと衝突の結果、ガスの体積が増加します。これは粒子が互いに離れていくためです。彼らはできるだけ多くのスペースを取りたいと思っています。温度が上昇すると気体の体積が増加すると言えます。

ガスの温度を下げると何が起こるでしょうか。温度を下げると、ガスの粒子はエネルギーを失います。その結果、ガスの粒子は互いに近づきます。このようにして、ガスの体積は減少します。したがって、温度が下がるとガスの体積は減少すると言えます。

ここで、圧力が気体の体積に与える影響を理解しましょう。圧力とは、物体の表面に対して単位面積あたりに作用する力です。簡単に言えば、ある領域に適用される押したり圧迫したりすることです。ガスの圧力を増加させると、ガスの粒子は互いに近づきます。彼らの間に引力が生じ始めます。その結果、ガスの体積が減少します。圧力が上昇するとガスの体積は減少すると言えます。

ガスの圧力を下げると、ガスの粒子は互いに離れていきます。その結果、ガスの量が増加します。圧力を下げるとガスの体積が増加すると結論付けることができます。

力と運動 – セッション 1

物質の状態

運動粒子理論。 物質の状態。 溶ける。 凍りつく。 沸騰中。 結露。 ガスの体積に対する温度の影響。 圧力がガスの体積に与える影響。

運動粒子理論。物質の状態。溶ける。凍りつく。沸騰中。結露。ガスの体積に対する温度の影響。圧力がガスの体積に与える影響。