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固体液体とガスが冷却されたときになぜ収縮するのですか?

すべての固形物、液体、ガスは、冷却されたときに常に *収縮 *すると言うのは完全に正確ではありません。ほとんどの物質には当てはまりますが、いくつかの例外があり、収縮の背後にある理由は、単純な声明が示唆するよりも微妙です。

これが故障です:

なぜほとんどの物質が冷却されたときに収縮するのか:

* 分子運動: 物質内の粒子(原子または分子)は常に動いています。 熱エネルギーは、これらの粒子の平均運動エネルギーを増加させ、より速く動き、より活発に振動させます。

* 分子間力: これらは、物質を一緒に保持する粒子間の魅力的な力です。 粒子が(熱のため)より速く動いている場合、それらはお互いをさらに引き離し、これらの引力を克服する傾向があります。

* 冷却効果: 物質が冷却されると、粒子は減速して振動を減らします。これにより、分子間力が粒子を引き寄せることができ、体積が減少し、収縮と見なされます。

例外:

* 水: これが最も有名な例です。 4°Cから0°Cに冷却すると水が膨張します(凍結点)。これは、水分子のユ​​ニークな構造とそれらが形成される水素結合によるものです。 4°C未満では、水素結合がより支配的になり、水分子を強制的に密度の高い結晶構造(氷)に強制します。

* 特定のポリマー: ゴムのような一部のポリマーは、異常な行動を示します。冷却すると、契約ではなく拡張できます。これは、冷却プロセスにより、ポリマー鎖がより硬くなり、柔軟性が低下し、ボリュームが大きくなるためです。

要約:

* 収縮: 通常、冷却は粒子の運動エネルギーを減らし、分子間力がそれらを近づけることができるため、体積が少なくなります。

* 例外: 水や特定のポリマーのような物質があり、動作はより複雑で、冷却が代わりに膨張につながる可能性があります。

温度と物質の行動との関係を理解することは、化学、物理学、材料科学など、多くの分野に不可欠であることを忘れないでください。

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