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状態変化と体積・質量・温度

1 状態変化と体積・質量

 物質が状態変化を起こすとき,質量は変化しませんが,体積は変化します。

(1)固体⇔液体の状態変化と体積,質量

 一般に,物質が液体から固体に状態変化するときは,体積が小さくなるものが多いです。例外:水など

  • 水の場合

     液体の状態のとき質量100gの水の体積は約100cm3であるのに対して,質量100gの氷の体積は約109cm3となります。つまり,水が液体から固体に状態変化するとき,体積は大きくなることがわかります。逆に,水が固体から液体に状態変化するときは,体積が小さくなることがわかります。

  • ロウの場合

     液体の状態のとき質量100gのロウの体積は約124cm3であるのに対して,質量100gの固体のロウの体積は約110cm3となります。つまり,ロウが液体から固体に状態変化するとき,体積は小さくなることがわかります。逆に,ロウが固体から液体に状態変化するときは,体積が大きくなることがわかります。

    ロウソクが燃えているとき,液体のロウがたれるのは??

(2)液体⇔気体の状態変化と体積,質量

 一般に,物質が液体から気体に状態変化を起こすときは,体積が非常に大きくなるものが多いです。

  • 水の場合

     液体の状態のとき質量100gの水の体積は約100cm3であるのに対して,質量100gの水蒸気の体積は約170000cm3となります。つまり,水が液体から気体に状態変化するとき,体積は大きくなることがわかります。逆に,水が気体から液体に状態変化するときは,体積が小さくなることがわかります。

  • エタノールの場合

     液体の状態(普通の温度では液体)のとき質量100gのエタノールの体積は約127cm3であるのに対して,質量100gの気体のエタノールの体積は約62000cm3となります。つまり,エタノールが液体から気体に状態変化するとき,体積は大きくなることがわかります。逆に,エタノールが気体から液体に状態変化するときは,体積が小さくなることがわかります。

物質の体積や質量を測定する器具

  • 体積を測定する器具:メスシリンダー(目盛りの10分の1まで読む)
  • 質量を測定する器具:上皿てんびん,電子てんびん

2 物質の密度

(1)物質の密度

 一般に,物質1cm3あたりの質量をその物体の密度といいます。物質の密度は物質の種類によって決まっています。物質の密度の単位はg/cm3(グラム毎立方センチメートル)で,次の式で求めることができます。

物質の密度(g/cm3)=物質の質量(g)÷物質の体積(cm3

代表的な物質の密度
氷:0.92g/cm3 水:1.00g/cm3 アルミニウム:2.7g/cm3 銅:8.9g/cm3
鉄:7.9g/cm3 金:19.3g/cm3 食塩:2.2g/cm3 エタノール:0.8g/cm3

(2)グラフ

  • 物質の質量と体積のグラフ

    物質の質量と体積の関係は比例の関係となります。

    物質の質量と体積のグラフ

    上のグラフの場合,物質A よりも物質B の方が密度が大きいです。

  • 物質の密度と体積のグラフ

    物質の体積によらず密度は常に一定となります。

    物質の質量と体積のグラフ

3 状態変化と温度

(1)沸点と融点

  • 沸点と融点

     物質の沸点とは液体が沸騰するときの温度のことで,物質の種類によって決まっています。また,物質の融点とは物質が融解する(固体から液体になる)ときの温度のことで,これもまた物質の種類によって決まっています。

  • 蒸発と沸騰

     液体が気体になる変化を気化といいますが,気化には蒸発と沸騰の2種類があります。蒸発は液体の表面だけから気化することをいい,沸騰は液体内部と液体の表面から気化が起こることをいいます。

    蒸発と沸騰

(2)色々な物質の沸点と融点

  • 氷を温めていく場合(グラフ)

    氷を温めていく場合(グラフ)

  • エタノールを温めていく場合(グラフ)

    エタノールを温めていく場合(グラフ)

  • 水とエタノールの混合物を温めていく場合(グラフ)

    水とエタノールの混合物を温めていく場合(グラフ)

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