1。観察と実験:
* 溶融氷: 熱がかかると、氷が溶けることを観察できます。単に氷のブロックに熱を追加する場合、温度は0°C(32°F)に達するまで上昇します。 ただし、この時点では、すべての氷が溶けるまで温度は一定のままです。この一定の温度は、熱エネルギーが水分子間の結合を破壊するために使用されており、温度を上げるのではなく、状態を固体から液体に変えることを示しています。
* 沸騰したお湯: 同様に、水が沸騰すると、その温度は継続的な熱塗布でも100°C(212°F)にとどまります。これは、温度を上げるのではなく、エネルギーが状態(液体からガスへの液体からガス)の変化に使用されていることを示しています。
* 凍結と凝縮: 逆のプロセスもこれを示しています。 凍結水には熱を除去する必要があり、蒸気の凝縮は熱を放出します。
2。熱量測定:
* 比熱容量: 各物質には特定の熱容量があります。これは、その物質の1グラムの温度を1度上昇させるのに必要な熱量です。物質が状態の変化を受ける場合、必要な熱エネルギーは、単に温度を上げるために必要なものよりも大幅に高くなります。これは、分子の運動エネルギーを増加させるだけでなく、エネルギーが結合を破壊または形成するために使用されていることを示しています。
* 融合と気化のエンタルピー: これらの値は、特定の量の物質を溶かしたり蒸発させたりするのに必要な熱量を表します。 値は重要であり、これらの状態の変化に必要な大量のエネルギーを強調しています。
3。分子レベルの説明:
* 分子間力: 物質の状態は、分子間の分子間力(IMF)の強度によって決定されます。 固体状態には強いIMFがあり、分子をしっかりと保持しています。液体はIMFが弱く、より大きな動きを可能にします。ガスには非常に弱いIMFがあり、分子が自由に広がることができます。 これらの結合を破壊または形成するには、かなりのエネルギーが必要です。
* 運動エネルギー: 熱エネルギーが追加されると、物質内の分子は運動エネルギーを獲得し、より速く移動します。状態の変化中、この増加したエネルギーは、分子を保持するIMFを克服するために使用されます。
4。融合と気化の熱:
* 融合熱: 融点で1グラムの物質を固体から液体に変更するのに必要な熱量。
* 蒸発熱: 沸点で1グラムの物質を液体からガスに交換するのに必要な熱量。
結論:
証拠は、状態の変化には温度上昇を引き起こすエネルギーが必要であるという考えを圧倒的に支持しています。このエネルギーは、分子を現在の状態に保持している分子間力を克服し、別の物質状態に移行できるようにするために使用されます。