物質は、物理状態としても知られる、固体、液体、気体の3 つの凝集状態で見られます。各物質には、特定の凝集状態を想定する圧力と温度の範囲があります。たとえば、水は 0 ～ 100 ℃、1 気圧の温度では液体状態です。温度が0度以下であれば固体状態です。しかし、100℃を超える温度では気体状態になります。
次に、各集約状態の主な特徴を見てみましょう。
固体状態:この状態の物質は、分子配列が明確に定義されているため、一定の形状と体積を持っています。分子は運動エネルギーがほとんどなく、ほとんど動きません。それらの間の結束力は非常に大きく、それが互いに非常に近い理由です。
液体状態: 物質が固体から液体状態になるとき、融合と呼ばれるプロセスで、一定量の熱を受け取ります。この熱は分子にエネルギーを与え、分子が動き始め、固相にあった結晶構造から「解放」されます。したがって、分子は乱れていますが、ほとんど動きません。この凝集状態では体積だけが一定です。物質の形状は変化し、それが入っている容器と同じです。
気体状態:物質がまだ液体状態にある間に、より多くのエネルギーを物質に与えると、分子の撹拌が増大し、完全に無秩序な動きで分子間がかなり遠くなり、気体状態になります。このプロセスは蒸発と呼ばれます。
この凝集状態では、物質は定義された形状も体積も持たず、物質は移動可能なすべての空間を占めます。
固体、液体、気体の状態における水分子の配置については、以下の図を参照してください。
この画像では、氷の分子がしっかりと詰まっており、水分子が少し離れていて、気体分子が完全に分散していることがわかります。