液体の水は冷えると固体の氷になり、逆に高温になると気体の水蒸気になる。水に限らずほとんどの物質は固体、液体、気体の形を持つ。
物質の三態@2x
固体
粒子の位置は全体の体積が小さくなるように固定される。一般的に液体と気体に比べて密度が大きく、粒子と粒子の間に働く力は強い。
「固体になると密度が大きくなる」の例外は水である。水は氷になるとすき間の多い独特な構造を作るため、氷の密度は水の密度より小さくなる。
液体
液体は固体と違って粒子が比較的自由に動く。
液体は特に表面張力が強い。例えば水を机に垂らすと、粒のような形をしてその場にとどまる。これは表面張力の影響がある。
気体
気体は液体よりもさらに自由に、かつ三次元的に動く。十分な空間では気体の状態方程式と呼ばれる法則にしたがって、温度に応じて圧力と体積がある程度決まる。
状態変化
例えば固体が液体になる変化を融解という。状態から状態への変化にはそれぞれ名前がついている。
| 変化 | 変化前 | 変化後 |
|---|---|---|
| 融解 （ゆうかい） |
固体 | 液体 |
| 昇華 （しょうか） |
固体 | 気体 |
| 凝固 （ぎょうこ） |
液体 | 固体 |
| 沸騰 （ふっとう） |
液体 | 気体 |
| 昇華 （しょうか） |
気体 | 固体 |
| 凝縮 （ぎょうしゅく） |
気体 | 液体 |
固体から気体、気体から固体への変化は両方とも昇華という。
昇華の例
ドライアイス ↔ 二酸化炭素
ヨウ素 ↔ ヨウ素の気体
ヨウ素は常温で固体（黒紫色）だが、温めると液体を経由しないで直接気体（紫色）になる。
