図解でわかる危険物取扱者講座

物質の三態

物質の三態

物質は、温度や圧力の変化によって固体液体気体の3つ状態に変化します。これを物質の三態(ぶっしつ の さんたい)といいます。

ちなみに、消防法で規制されている危険物には固体と液体はありますが、気体のものはありません。

消防法で規制されている危険物は固体と液体のみです。

物質の状態変化は、火災消火活動にも密接に関わっています。危険物と関連づけながら確認していきましょう。

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融解と凝固

融解(ゆうかい)とは、固体が液体に変化することをいい、そのときの温度を融点(ゆうてん)または融解点(ゆうかいてん)といいます。

逆に、液体が固体に変化することを凝固(ぎょうこ)といい、そのときの温度を凝固点(ぎょうこてん)といいます。融点と凝固点は、等しい値をとります。

融解と凝固

融解熱

融解熱(ゆうかいねつ)とは、固体が液体に変化するときに吸収されるのことをいいます。

氷に冷やされた飲み物

融解熱の利用例としては、飲み物を冷やす時に入れる氷を挙げることができます。これは、氷が水になる時に周囲から熱を奪うことを利用しています。

凝固熱

凝固熱(ぎょうこねつ)とは、液体が固体に変化するときに放出されるのことをいいます。融解熱の大きさと等しくなります。

凝固熱は、何度でも使えるホッカイロとして知られているエコカイロにも利用されています。

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蒸発(気化)と凝縮(液化)

蒸発または気化とは、液体がその表面のみから気体に変化することをいいます(後述する沸騰との違いに注意)。逆に、気体が液体になることを凝縮または液化といいます。

蒸発と凝縮

蒸発熱(気化熱)

蒸発熱(じょうはつねつ)とは、液体が気体に変化するときに吸収されるのことをいいます。気化熱(きかねつ)ともいいます

水の蒸発熱

水の蒸発熱は、他の物質より大きく冷却効果が高いので、消火剤に利用されます。

水は消火剤に最適!

日常的な例では、打ち水があります。撒いた水が蒸発するとき、周囲から熱を奪うため涼しくなります。

物質 蒸発熱[J/g]
2256
エチルアルコール 858
ジエチルエーテル 352

水は冷却効果が高い

凝縮熱

凝縮熱(ぎょうしゅくねつ)とは、気体が液体に変化するときに放出されるのことをいいます。蒸発熱の大きさと等しくなります。

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沸騰と沸点

沸騰(ふっとう)とは、液体表面だけでなく液体内部からも気体に変化することをいいます。また、そのときの温度を沸点(ふってん)といいます。

沸騰した水

液体内部から蒸発が発生するためには、蒸気圧が外圧(通常は大気圧)以上になる必要があります。

蒸気圧が大気圧と等しくなると沸騰が始まります。

蒸気圧は、液温が高くなるほど大きくなるので、加温していくとやがて外圧と等しくなり、蒸発がはじまります。

蒸発と沸騰の違い

ここで蒸発と沸騰の違いを明確にしておきましょう。蒸発は、液体の表面のみから気体に変わる現象です。それに対して、沸騰は液体の表面のみではなく内部からも気体に変わる現象です。

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昇華

昇華(しょうか)とは、固体が液体の状態を経ないで直接気体になることをいいます。逆に、気体が液体の状態を経ないで直接固体になることも昇華といいます。

昇華

昇華熱

昇華熱(しょうかねつ)とは、固体が気体に変化するときに吸収される、または、気体が固体になるとき放出される熱のことをいいます。

利用例としては、アイスクリームなどを冷やすために使用されているドライアイスがあります。ドライアイスが昇華して二酸化炭素になる時に周囲から熱を奪うことを利用しています。

その他、日常生活でよく使われている昇華性のある物質としては、ナフタレン(防虫剤)、パラジクロロベンゼン(防虫剤)、よう素(消毒薬)などがあります。

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