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10 物理的な変化の例

化学では、物理的変化は化合物の形態または構造の変化ですが、その化学組成の変化ではありません。オブジェクトは、その物理的構造または配置に何らかの変化がある場合に物理的変化を起こしますが、その化学組成は変化しません。物理的変化は、新しい化学結合の破壊と形成を伴う化学変化とは対照的です。ほとんどの場合、物理的な変化は、形状、サイズ、色の量、密度、テクスチャなど、オブジェクトの物理的特性と動作の変化をもたらします。ほとんどの場合、物理的な変化は、オブジェクトを構成する原子の空間的な再配置の結果です。

物理的変化の簡単な例は、氷の融解です。角氷が溶けると、その構成分子の配置が変化し、流れなどの特性を獲得したり、明確な形状などの特性を失ったりします。水分子の化学組成 (H2 O) 変更しないでください。それらはまだ2つの水素原子と1つの酸素原子から作られています.しかし、それらの物理的な配置はそうです。水の特性の変化は、その分子の配置の変化の結果です。水は液体になり、明確な形を失います。これは、その分子が厳密な空間配置に固定されなくなったためです。

これを電気分解のような化学変化と対比してください。電気分解では、1 つの水分子がその原子成分である酸素と水素に分割されます。このような変化は、化学結合の切断または形成を伴うため、化学的です。化学変化には、物質の化学組成の変化が含まれます。

元に戻すことができる物理的な変化は可逆的と呼ばれます .溶けた角氷は再び凍らせることができるため、溶けることは可逆的なプロセスです。変化の可逆性はそれが物理的変化であることの条件ではありませんが、ほとんどの物理的変化はある程度元に戻すことができます。一部の化学変化は可逆的です.

身体的変化の10の例

10.機械的変形

物理的変化の最も単純な例は、おそらく機械的変形です。機械的変形は、機械力の適用による原子または分子の空間配置の変化を伴います。紙をくしゃくしゃにしたり、ワイングラスを粉々にしたり、ハンマーで金属板をへこませたりすることはすべて、何らかの外力の適用によって生じる機械的変形の例です。

一部のオブジェクトや配置は、他のものよりも機械的変形に対してはるかに耐性があります。実際、これは私たちが何かをハードと呼ぶときの意味です。機械的な力によって分子構造または原子構造が変化することに対して耐性があります。材料科学の文脈では、材料が機械的応力下で永久に変形する傾向は クリープと呼ばれます .ほとんどの変形は元に戻すことができます。金属のへこみは元に戻すことができますが、実際に元に戻すことができるかどうかは、コンテキストに依存する実際的な問題です.

9.暖房と冷房

熱の運動分子理論では、熱の現象は分子運動と同一であると述べています。つまり、物質の温度は、その構成粒子の平均運動エネルギーに直接関係しています。温度の変化は、粒子の平均運動エネルギーの変化に対応することになります。運動エネルギーは粒子の運動の結果であるため、温度の上昇は粒子がより速く動いていることを意味します。したがって、オブジェクトの加熱は、オブジェクトの粒子がますます速く移動することを特徴とする一種の物理的変化です。同様に、物体が冷たいほど、その分子の動きは遅くなります。

8.相変化

相は、固体、液体、または気体のように、物質の物理的に異なる形態です。物質は、温度と圧力に応じて物質の状態を変化させることができます。これらの変化は段階変化と呼ばれます .すべての相変化は物理的な変化です。それらは、化学結合の変化ではなく、分子または原子の配置の変化を伴うため、物理的です。物質の基本的な 3 つの状態。固体、液体、気体の遷移の名前は、蒸発 (液体から気体)、凝縮 (気体から液体)、融解 (固体から液体)、凍結 (液体から固体)、堆積 (気体から固体)、および昇華です。 (固体から気体)。非局在荷電粒子の過熱ガスである物質プラズマの状態もあります。ガスからプラズマへの相変化をイオン化、プラズマからガスへの相変化を再結合と呼びます。すべての相変化は可逆プロセスです。

物質の各状態は、いくつかの特徴的な特性に関連付けられています。固体は明確な形状と体積を持つ傾向があり、変形しにくいです。液体は流動的で、明確な形がなく、非圧縮性です。気体も流体であり、明確な形や体積はありません。気体は、固体や液体とは異なり、容易に圧縮および膨張できます。

7.ミキシング

混合物とは、2 つ以上の異なる化学物質の物理的な組み合わせを指します。混合物では、さまざまな化学物質が同一性を保持しているため、混合物はさまざまな物質の分子が混ざり合った結果です。混合物は均一 (均一に分布) または異種 (不均一に分布) の場合があります。

混合物は、2 つの物質の物理的変化をもたらす可能性があります。たとえば、顔料は特定の波長の光を反射することによって色を生成する化学物質です。 2 つの顔料を物理的に混合して、反射する光波の範囲を変更し、異なる色の新しい顔料を作成することができます。赤い絵の具と青い絵の具が混ざると紫の絵の具になります。紫色のペンキが違う色になっているという事実は、物理的な変化を意味します。

6.ソリューション

溶液は、1 つのイオン化合物 (溶媒) が別の溶媒 (溶媒) に解離した結果です。溶媒が水の場合、溶液は水溶液と呼ばれます。ほとんどの場合、溶質はイオンに解離できるイオン化合物です。

イオン性化合物を溶媒に溶解することは、物理的変化の一例です。ある意味では、溶液は特別な種類の混合物であり、均一で機械的ろ過の影響を受けません。ほとんどのソリューションは液体 - 液体ソリューションですが、気体 - 液体、液体 - 固体、および気体 - 固体のソリューションが可能です。溶質を溶媒に溶解すると、多くの場合、溶媒の特性が物理的に変化します。たとえば、塩を水に溶かすと、その水の沸点を下げる効果があります。特性の変化は、粒子が空間的に混ざり合った結果です。

5.結晶化

結晶化は、格子構造として知られる高度に秩序化された構造への物質の固化のプロセスです。格子構造は、幾何学的セルへの原子の高度に規則的な周期的配置です。結晶は、凍結や堆積などの相変化、または高温と高圧から形成されます。

ほとんどの貴重な宝石やその他の鉱物鉱床は、地球の地殻における有機および無機化合物の結晶化によって形成されます。たとえば、ダイヤモンドは、高度に秩序化された格子構造をとった結晶化された炭素原子の形です。この格子構造は、ダイヤモンドに独自の物理的特性を与えます。例えばその硬さ、透明度、透明度、そして色。

4.合金化

合金化とは、2 つの金属を特定の割合で均一に混合して合金を作るプロセスです。合金化は、合金化された金属が混合金属の特性を相乗的に採用する傾向があるという点で、特別な種類の混合です。合金の構成金属は化学的に結合していないため、合金は金属化合物とは異なります。合金の正確な濃度はポイントごとに異なる場合がありますが、それらは互いに均等に分散しています。合金化は、強度や延性などの望ましい特性を維持しながら、材料の全体的なコストを削減するために使用されます。また、大量の金属に望ましい特性を付与する方法としても使用されます。

鋼は、鉄を炭素で処理して作られる単純な種類の金属合金です。鉄の同素体に炭素を導入すると補強効果があり、鉄よりも高い引張強度と低い可鍛性を鋼に与えます。鋼の新しい物理的性質は、炭素と鉄の物理的混合から生じます。

3.強磁性

すべての巨視的なオブジェクトには電子が含まれています。電子の基本的な特性の 1 つは、電子が正と負の端を持つ空間領域である磁気双極子を作成することです。一部の材料では、小さな磁場が完全に整列し、同じ方向に引き寄せられることがあります。これは、他の磁気双極子に作用する巨視的な磁場として現れます。自発的に磁場をより大きなものに配置する物質は強磁性体と呼ばれ、独自の磁場を生成します。冷蔵庫のキッチン マグネットは、強磁性体の一例です。

一部のオブジェクトは、磁場に導入されると、一時的な磁場を帯びるように電子が再配置されます。再配列して一時的な磁場を形成できるこれらの物質は、常磁性と呼ばれます .一般に、強磁性または常磁性のほとんどの材料は金属です。金属は、電子が移動するための多数の非占有軌道を持つ傾向があるためです.

2.水素結合

水素結合は一種の誤称です。それらは、共有結合やイオン結合のように、電子の共有や捕獲によって形成されないため、真の化学結合ではありません。水素結合は、水素を含む極性分子と電気陰性元素を含む他の分子との間の静電相互作用の結果です。プラスに帯電した水素末端は、他の分子のマイナス末端に引き寄せられ、強い静電引力を生み出します。水は水素結合を持つ物質です。水素結合の存在は、高沸点や高比熱容量などの水の独特な特性を説明しています。

1.ボーズ・アインシュタイン凝縮

ボーズ・アインシュタイン凝縮は、絶対零度に非常に近い温度に冷却されたボソンのガス雲からなる物質の状態です。厳密に言えば、気体からボース・アインシュタイン凝縮体への変化は一種の相変化ですが、ボース・アインシュタイン凝縮体の性質は非常に奇妙で、特別な考慮が必要です。

すべての粒子は波のような性質を持っています。粒子が冷却されると、粒子の波のような特性がより顕著になります。粒子が特定のしきい値 (絶対零度に近い数分の 1 度) を超えて過冷却されると、粒子の波状特性が非常に顕著になり、量子現象が巨視的スケールで明らかになります。 Bose-Einstein 凝縮体の粒子は本質的に重なり合い、すべてが同じ状態を共有する 1 つの超波動を形成します。


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