2008-05-10

水の特徴、物性を探る。その2 水の存在様式(固体・液体・気体)の不思議

みなさん、こんにちは :D !。
の物性を探るシリーズの第2弾です。
今回は、『水の不思議な状態変化』です。
この状態変化に注目したときに、僕らの住む「地球」では、水は常温では液体であり、100℃をこえると水蒸気(気体)となり、逆に0℃を下回れば氷となります。
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ここでまず、「固体」・「液体」・「気体」とはどんな状態なのかをしっかり押さえておきましょう!。
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一般的に、物質を構成する分子の間には分子間力と呼ばれる引力が働きます。
この力は分子が互いに近づくにつれて大きくなり,ある距離よりさらに近づくと逆に強い反発力となります。
固体とは、この分子間力によって分子が規則正しくならんだ状態です。イメージするとすれば結晶のようなもの。
kotai-s.gif
そして外からの刺激で分子の運動が激しくなる と,分子がお互いに接しながら動けるようになります。この状態は液体です。
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さらに運動が激しくなると分子が自由に飛びまわれるようになります。この状態が気体です。
kitai-s.gif
このように,分子運動の激しさで分子集団の状態が変化していくのです!。
☆画像は楽しい高校化学・2-1物質の三態http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter2/lecture1/lect2011.htmlから使わせてもらいました。さらにリンク先に行くと、粒子さん達が、動き回る動画が見れます!。
水の三態について
kn_01_01.gif
さらにサントリー水大事典・水の性質http://www.suntory.co.jp/company/mizu/jiten/know/kn_01_01.htmlより。
水の三態・液体=水
水が「液体=水」の状態にあるのは、温度が0℃~100℃までの間ですね。(正確には1気圧の条件のもとでですが。)
水は、「水素結合」によって、水分子が幾つか集まった集団(クラスター)になります。
また、その集団が崩れて、単独の水分子になります。
この集団の水は、大きいので強い引力を持ちます。そのため、単独になった水分子は、勝手に遠くまで飛んで行けません。(勝手に、遠くまで飛んで行ってしまうのは、次に扱う気体です。)
水分子集団と単独水分子が、つかれ離れずの状態、これが液体です。
水の三態・気体=水蒸気
水は100℃に達すると沸騰し、分子の集団はバラバラになります。
つまり、殆どの水分子が、集団ではなくて、単独の水分子になります。そのため、集団から働いていた引力が無くなり、単独の水分子は、好き勝手な方向に飛んでいってしまいます。
これが、水蒸気・気体です。
水の三態・固体=氷
水が0℃以下になると、こんどは、もっと水分子の集団が大きくなり、微小な運動しかしない状態になります。これが、固体状態の水=氷です。
水は、温度帯によって、水分子の集団化に違いがあるので、狭い温度帯で、気体、液体、固体という物質の三態をとるのですね。
分子が単独で有ったり、数個程度の集団になったり、もっと大きな集団になったりという、この水の特徴は、あまり他の物質にはない性質です。
物質分子の世界では、結構、水って、「変わった」奴ですね。
水は、環境変化(温度変化)を緩和させる力があります。
次回は、その点について追及していこうと思います :roll:
お楽しみに~!。

List    投稿者 egisi | 2008-05-10 | Posted in D.地球のメカニズム2 Comments » 

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コメント2件

 y.suzuki | 2008.09.17 17:12

 こうみると、人類にとっては、その食糧資源、エネルギー資源の枠を超えては発展できないことが当たり前であるということを思い起こさせてもらいました。それを市場原理に任せていては格差が当然生じるということですね。
 飽食の日本にあって、この物質的豊かさは異常なことだと改めて気づかされました。
 果たして、需要予測どおり、世界全体が豊かさを実現するのでしょうか?その前に、それが間違いであることを明言し、放棄することが必要だと思いました。
 

 Honda | 2008.09.17 22:50

>農業と工業で得られる利益の差は、50~70倍の差があると言われており、
この、農業と工業の価格格差が、水だけではなく市場拡大からくるさまざまな問題の震源地なのだと思います。
今、世界経済の情勢は、市場という視点からは極めて危険な状況にありますが、見方によると、この価格格差を無効にし、本当に必要なものにお金を使う時代への、転換点と見ることが出来るのかもしれません。

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