Learning Objectives
このセクションの終わりまでに、次のことができるようになります：
- State common phases of matter.
- 固体、液体、気体の物理特性を説明することができます。
- 固体、液体、気体における原子の配置を説明できる。
図1.物質の相と流体の構成は、3相の物質を構成する原子の間の力を考えることによって理解できる。 (a) 固体中の原子は常に同じ隣人を持っており、ここではバネで表される力によって家の近くに保持されている。 これらの原子は基本的に互いに接触している。 岩石は固体の一例である。 この岩石が形を保っているのは、原子を結びつけている力によるものです。 (b) 液体中の原子もまた、密接に接触しているが、互いに滑ることができる。 原子の間の力は、原子をより近くに押し出そうとする動きに強く抵抗し、また原子を密着させたまま保持する。 水は液体の一例である。 水は流れることができるが、原子の間の力により、開いた容器の中に留まっている。 (c) 気体の中の原子は、原子の大きさよりかなり大きな距離で隔てられており、自由に動き回る。
固体中の原子は密着しており、原子と原子の間には振動はしても隣の原子と位置が変わらないような力が働いています。 (これらの力は、伸ばしたり縮めたりすることはできても、簡単には壊れないバネのようなものと考えることができる)。 したがって、固体はあらゆる種類の応力に耐えることができる。 固体を構成する原子は自由に動き回ることができないので、固体は簡単に変形することができない。 また、固体は圧縮にも強い。なぜなら、固体の原子は格子構造を形成しており、原子の間隔が比較的一定だからだ。 圧縮されると、原子は互いに押し込まれることになります。 私たちがこれまで研究してきた例のほとんどは、応力がかかってもほとんど変形しない固体を対象としています。
接続。 固体と液体の微視的な説明
気体の原子は、原子の大きさに比べて大きな距離で隔てられている。 したがって、気体の原子間の力は、原子が互いに衝突するときを除いて、非常に弱い。 このように気体は流れるだけでなく（したがって流体とみなされる）、空間が多く原子間の力が小さいため、比較的容易に圧縮することができる。 気体は液体とは異なり、開いた容器に入れると外に出てしまいます。 気体は容易に圧縮されるが、液体は圧縮されないというのが大きな違いである。 気体も液体も単に流体と呼び、挙動が異なる場合のみ区別することにします。
PhET Explorations: States of Matter-Basics
シミュレーションをダウンロードするにはクリックして下さい。 Java を使用して実行します。
Section Summary
- 流体とは、横方向の力またはせん断力に屈する物質の状態のことです。 液体も気体も流体である。
概念的な質問
1. 流体と固体を区別する物理的特徴は何か。
2. 室温で流体である物質は、空気、水銀、水、ガラスのうちどれか。
3. 気体はなぜ液体や固体に比べて圧縮しやすいのか？
4. 気体は液体とどう違うのか？
用語集
流体：液体、気体；流体はせん断力に屈する物質の状態