すべての物質は、温度の上昇とともに相転移を起こします。 それらが熱くなると、ほとんどの材料は固体として始まり、液体に溶けます。 より多くの熱で、それらはガスに沸騰します。 これは、分子の熱振動のエネルギーが、分子をまとめる力を圧倒するために発生します。 固体では、分子間の力が分子を剛直な構造に保ちます。 これらの力は液体や気体中で大きく弱まり、物質が流れて蒸発することを可能にします。
相転移
科学者は、固体、液体、気体を物質の相と呼んでいます。 溶融、凍結、沸騰、または凝縮すると、相転移が起こります。 多くの物質は同様の相転移挙動を示しますが、それぞれに固有の温度と圧力のセットがあり、どの時点で溶融または沸騰するかを決定します。 たとえば、二酸化炭素ガスは、常圧で華氏マイナス109度のドライアイスに直接凍結します。 それは高圧でのみ液相を持っています。
熱と温度
固体を加熱すると、その温度は着実に上昇します。 あらゆる程度の温度上昇には、ほぼ同じ量の熱エネルギーが必要です。 ただし、融点に達すると、すべての物質が溶けるまで温度は一定に保たれます。 分子は、融解熱と呼ばれる余分なエネルギーを使って液化します。 この時点でのすべてのエネルギーは、物質を液体にすることに費やされます。 沸騰した液体でも同じことが起こります。 それらは、ガスに移行するために、蒸発熱と呼ばれるエネルギーを必要とします。 すべての物質が遷移すると、より多くのエネルギーが再び温度を上昇させます。
溶融
ロンドン分散力や水素結合などの分子間の力は、温度が十分に低いときに結晶やその他の固体形状を形成します。 力の強さが溶融温度を決定します。 力が非常に弱い物質は低温で溶けます。 強い力には高温が必要です。 十分な熱エネルギーを加えると、最終的にすべての物質が溶けるか沸騰します。
沸騰
融解を支配する同じメカニズムが沸騰にも当てはまります。 液体中の分子は、それらを一緒に保持する弱い力を持っています。 熱はそれらを強く振動させ、残りから飛び去ります。 沸騰している液体では、いくつかの分子は比較的低いエネルギーを持ち、ほとんどは平均的なエネルギー範囲を持ち、いくつかは液体を完全に逃がすのに十分高いエネルギーを持っています。 より多くの熱で、より多くの分子が逃げます。 気相では、分子はもはや互いに結合していません。