固体・液体・気体の間で起こる状態変化には、それぞれ名前があります。名称だけを暗記するのではなく、変化する前の状態と、変化した後の状態を矢印で結びつけて覚えましょう。

状態変化の名称・具体例・熱の出入り

用語問題では、「固体 → 液体＝融解」のように、変化の向きと名称を一組にして書くと整理しやすくなります。

物質はふつう、固体・液体・気体のいずれかの状態をとります。この三つの状態を物質の三態と呼びます。

三態の違いを理解するときは、粒子の間隔、並び方、動き方に注目します。

物質が熱を受け取ったり、周囲へ熱を放出したりすると、粒子の動き方が変わり、固体・液体・気体の間で状態が変化します。

動画で確認する固体・液体・気体

動画では、物質の三態と状態変化のイメージを確認できます。動画を再生しない場合は、次の要点を確認してください。

• 固体では、粒子が決まった位置の近くで振動している
• 液体では、粒子同士の距離を大きく変えずに位置を変えられる
• 気体では、粒子が広い範囲を自由に動き回る
• 熱を受け取ると、固体から液体、液体から気体へ変化しやすくなる
• 熱を放出すると、気体から液体、液体から固体へ変化しやすくなる
• 水は、氷・水・水蒸気という三つの状態をとる

粒子の違いを確認したら、次に気化・蒸発・沸騰の使い分けを整理しましょう。

気化は、液体から気体になる状態変化の総称です。気化の起こり方には、蒸発と沸騰があります。

蒸発は、気温が低いときでも起こります。洗濯物が沸騰していなくても乾くことからも確認できます。

温度グラフでは、温度が上がる区間や下がる区間だけでなく、温度が横ばいになる区間に注目します。純粋な物質を一定の圧力でゆっくり加熱・冷却する基本問題では、状態変化が起こっている間、温度が一定になる区間が現れます。

加熱グラフの読み方

画面が狭い場合は、図を左右に動かして確認できます。

冷却グラフの読み方

画面が狭い場合は、図を左右に動かして確認できます。

温度が横ばいになる区間の確認方法

1. グラフが加熱か冷却かを確認する
2. 横ばいになっている区間を探す
3. その区間に存在する二つの状態を確認する
4. 変化の向きから、融解・凝固・気化・凝縮を判断する
5. 熱を受け取っているか、放出しているかを確認する

融解と溶解の違い

「氷が溶ける」と「食塩が水に溶ける」は、日常では同じ「溶ける」という言葉を使いますが、理科では異なる現象です。

融解は状態変化ですが、溶解は固体が単に液体へ変化する現象ではありません。「何が何に変わったか」を確認して区別しましょう。

ここからは、基本的な状態変化と温度グラフを理解したあとに確認したい発展内容です。

気体から液体になる変化は何といいますか？

気体から液体になる状態変化を凝縮といいます。水蒸気が冷えて水滴になる現象などが当てはまります。

気体から固体になる変化は何といいますか？

気体から液体を通らず、直接固体になる変化を昇華と呼ぶ場合があります。教材によっては凝華と表すこともあります。

固体から気体になる変化は何といいますか？

固体から液体を通らず、直接気体になる変化を昇華といいます。ドライアイスが気体の二酸化炭素になる変化が代表例です。

液体から気体になる変化は何といいますか？

液体から気体になる状態変化の総称は気化です。気化には、主に液体表面で起こる蒸発と、液体内部からも起こる沸騰があります。

蒸発と気化は同じ意味ですか？

完全に同じではありません。気化は液体から気体になる変化の総称で、蒸発は気化の一つです。

湯気は気体ですか？

湯気は気体ではなく、細かな液体の水滴です。気体の水である水蒸気は目に見えません。

融解と溶解は何が違いますか？

融解は、同じ物質のまま固体から液体へ変わる状態変化です。溶解は、物質が液体中に広がって溶液になる現象です。氷が水になるのは融解、食塩が水に溶けるのは溶解です。

状態変化をすると、物質の種類は変わりますか？

状態変化だけでは、物質の種類は変わりません。氷、液体の水、水蒸気は状態が異なりますが、どれも同じ水です。

状態変化をすると、質量は変わりますか？

物質が外へ出入りしない密閉された条件では、状態が変化しても物質全体の質量は変わりません。

開いた容器では、気化した物質が容器の外へ出ることがあります。この場合、容器内に残った物質の質量は減りますが、状態変化によって物質そのものが消えたわけではありません。

融点と沸点は、すべての物質で同じですか？

同じではありません。融点と沸点は物質によって異なり、圧力によっても変化することがあります。グラフ問題では、問題文に示された物質と条件を確認しましょう。

氷と水が混ざっているとき、なぜ0℃のままなのですか？

純粋な水を通常の圧力で扱う基本問題では、氷と水が混ざっている間に出入りする熱が、主に温度を変えるためではなく、氷と水の間で状態を変えるために使われるからです。

加熱グラフと冷却グラフはどう見分けますか？

時間が進むにつれて全体として温度が上がるグラフが加熱グラフ、下がるグラフが冷却グラフです。純粋な物質を一定の圧力で扱う基本問題では、横ばい区間で二つの状態が同時に存在し、状態変化が起こっています。

重要事項の一覧

問題を解くときは、現在の状態、変化の向き、状態変化の名前、熱の出入りの四つを順番に確認しましょう。

状態変化では、用語を覚えるだけでなく、変化の向き、温度グラフ、熱の出入りをつなげて考えることが大切です。

• 融解・凝固・気化・凝縮・昇華が混ざる
• 気化・蒸発・沸騰を使い分けられない
• 加熱グラフと冷却グラフの横ばい区間を読み取れない
• 湯気と水蒸気の違いを説明できない
• 実験文になると、どの状態変化か判断しにくい

このような場合は、現在の理解度や苦手な問題形式に合わせて、化学分野を含む理科の学習方法を見直す必要があります。

個別指導講座では、状態変化の名称を覚えるだけでなく、実験文や温度グラフから必要な条件を読み取り、答えまで組み立てる学習方法を確認できます。

講座内容だけでなく、力学・生物・地学を含めた指導方針を確認したい場合は、受験理科専門塾「しゅん吉クエスト」のトップページをご覧ください。