【ブログでわかるサイエンス】#6 気候をも左右する水の状態変化【化学／物理学／地球科学】

2025年12月5日 2025年12月5日 takizawa

この記事を書いているのは2025年12月。
名古屋でも今月初めに「初雪」が観測されました。

ところで、なぜ、雨が降ったり雪が降ったりするのでしょうか？

そのカギを握っているのが、水の状態変化。
水は気温や気圧（大気の圧力）の変化によって、液体→気体→固体と姿を変えながら、私たちの暮らす気候にも大きく関わっています。
今日は、水の状態変化を「粒子の動き」というミクロな視点から眺めてみましょう。

物質の三態と状態変化

水は普段は「液体」ですが、冷やせば「固体（氷）」になり、温めれば「気体（水蒸気）」になります。
この 固体・液体・気体 をまとめて物質の三態 と呼びます。
そして、見た目は変わっても“水という物質そのもの”は同じ。
このように、物質の性質は変えずに姿だけが変わる現象を状態変化 といいます。

状態変化は６種類ある

状態変化は、実は６つに分類できます。

融解（固体 → 液体）
　例：氷がとけて水になる
凝固（液体 → 固体）
　例：水が凍って氷になる
蒸発（液体 → 気体）
　例：コップの水を放置すると減る
凝縮（気体 → 液体）
　例：寒い日に窓がくもる
昇華（固体 → 気体）
　例：ドライアイスが気体（二酸化炭素）になって消える
凝華（気体 → 固体）
　例：冷凍庫の霜ができる

水一つとっても、ここまで多彩に姿を変えられるわけです。
（ドライアイスは別の物質ですが）

物質の三態は何で決まる？

三態を決めるのは、大きく分けて2つ。

● マクロ（見た目）

温度
圧力

　→ 実際の天気や気候はこれらが大きく関係します。

● ミクロ（粒子の世界）

熱運動の強さ（粒子の動きの激しさ）
粒子間の引力（粒子同士のくっつく力）

状態が固体 → 液体 → 気体と変化するほど、粒子の熱運動は 激しくなる、粒子間の引力は 弱くなるという特徴があります。
板書の図ともぴったり対応しますね。

蒸発と沸騰はどう違う？

意外と混同されがちなこの２つ。

◆蒸発

液体の 表面の粒子 だけが気体になる
温度が高くなくても起こる
（例：洗濯物が乾く）

◆沸騰

液体 内部の粒子 が一気に気体になる
一定の温度（沸点）で起こる

例えば水を加熱し始めると、小さな泡が出てきますが、これは「水に溶けていた空気」が抜けただけ。
やがて内部から大きな泡が出るようになったら、それが沸騰のサインです。

今日の問い

次の2つは、どんな状態変化が関わっているでしょうか？

高野豆腐はどのようにしてできる？
　ヒント：冬の気温・気圧も関係。
アイスクリームはどのように溶けていく？
　粒子の運動と温度の関係で考えてみましょう。

ぜひ身近な現象を、状態変化の視点で説明してみてください。

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