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5分でわかる!水の状態図Ⅰ

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5分でわかる!水の状態図Ⅰ

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この動画の要点まとめ

ポイント

水の状態図Ⅰ

高校化学 物質の状態と平衡7 ポイント1 答え全部

これでわかる!
ポイントの解説授業
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今回のテーマは、「水の状態図」です。

状態変化では、温度だけでなく、圧力も重要

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突然ですが、みなさんは、 スケート をしたことはありますか?
スケート靴を履くと、氷の上をスムーズに滑ることができますよね。
これはどのような仕組みなのでしょうか。

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スケート靴の底には、薄い金属の刃がついています。
金属の刃に私たちの全体重がかかると、氷に大きな 圧力 が加わります。
すると、その圧力によって、 氷が水に変えられてしまう のです。
そうしてできた水が潤滑剤となり、スムーズに滑ることができるわけですね。

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この例からわかるように、 物質の状態変化には、温度だけでなく、圧力も深く関わっている のです。
その関係について、詳しく学習しましょう。

「状態図」とは、温度・圧力・物質の状態の関係を表した図

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状態変化と温度・圧力の関係を考えるには、どのようにすればよいでしょうか?
次のような図を書いてみましょう。

高校化学 物質の状態と平衡7 ポイント1 図のみ

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縦軸には 圧力 、横軸には 温度 がかかれていますね。
それぞれの温度・圧力において、 水がどのような状態で存在しているか を表しているわけです。
このように、 温度・圧力・物質の状態の関係 を表した図を、 「状態図」 といいます。

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ちなみに、今回は「水の状態図」を示していますが、その他にも「二酸化炭素の状態図」などもあります。
物質の種類ごとに沸点・融点が異なるのですから、それぞれに状態図があることになります。

状態図を見れば、その温度・圧力における物質の状態がわかる

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それでは、状態図の読み方を練習してみましょう。
圧力が1.013×105Pa、つまり、 1気圧 のところに注目しましょう。
この圧力において、温度と状態の関係を見ていきます。

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まず、0℃以下のときには、固体の状態になっています。
その後、0℃~100℃のときには、液体の状態です。
そして、100℃以上のときには、気体になります。
それに合わせて、背景の色も、濃い灰色→白→薄い灰色と変化していますね。
つまり、 「1気圧においては、水は、固体→液体→気体と変化する」 ことがわかるのです。

高校化学 物質の状態と平衡7 ポイント1 図のみ

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もう一つ、状態図の読み方を練習してみましょう。
富士山の山頂をイメージしてください。
標高が高い場所では、気圧が低くなります。
状態図で、1気圧より低い気圧を見てみましょう。

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このときに状態変化が起こるポイントを読み取ります。
まず、固体から液体に変化する点を見てみましょう。
融点が0℃よりも高い ことがわかります。
次に、液体から気体に変化する点を確認します。
沸点が100℃よりも低い ですね。

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つまり、富士山の上では、水は融解しにくく、沸騰しやすいというわけです。
このように、状態変化と温度・圧力の関係を考えるときに、状態図はとても便利なのです。

固体・液体・気体が共存する三重点

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最後に、状態図に関する用語を押さえておきましょう。

高校化学 物質の状態と平衡7 ポイント1 図のみ

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状態図の左下には、 固体・液体・気体の3つが重なる点 がありますよね。
これを、 三重点 といいます。

気体とも液体とも判別がつかない状態になる臨界点

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また、状態図の右上には、もう一つ強調されている点があります。

高校化学 物質の状態と平衡7 ポイント1 図のみ

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温度と圧力をどんどん上げていくと、気体とも液体とも判別がつかない状態になっていきます。
この状態のことを 超臨界状態 、超臨界状態になる点を 臨界点 と呼ぶのです。

高校化学 物質の状態と平衡7 ポイント1 答え全部

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状態図の読み方とそれに関する用語を押さえておきましょう。

Igarashi

この授業の先生

五十嵐 健悟 先生

「目に見えない原子や分子をいかにリアルに想像してもらうか」にこだわり、身近な事例の写真や例え話を用いて授業を展開。テストによく出るポイントと覚え方のコツを丁寧におさえていく。

水の状態図Ⅰ
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