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物質の温度が状態を変えるときに、なぜ物質の温度が同じままであるのですか?

物質の温度は、状態を変えるときに必ずしも同じままではないことを理解することが重要です。 なぜそれが時々そのように思われる理由と実際のプロセスの内訳は次のとおりです。

誤解:

状態変化中に温度が一定のままであるという考えは、一般的な観察から生じます。氷を加熱すると溶けますが、温度はすべての氷が溶けるまで0°C(32°F)にとどまります。同様に、沸騰水は、すべての水が蒸気に変わるまで100°C(212°F)にとどまります。

現実:

これらの位相の変化中に追加するエネルギーは、物質の *温度 *を増加させていません。代わりに、分子間の結合を破壊し、物質が物理状態を変えることができます。 これがどのように機能しますか:

* 融合熱: 固体を液体に溶かすのに必要なエネルギーは、「融合の熱」と呼ばれます。このプロセス中、エネルギーは、固定格子構造に分子を保持している剛性結合を破壊します。 分子は自由に動き回ることができますが、それらの平均運動エネルギー(温度を決定する)は増加しません。

* 蒸発熱: 液体をガスに蒸発させるのに必要なエネルギーは、「気化の熱」と呼ばれます。このエネルギーは、液体分子を一緒に保持している弱い結合を壊し、気体状態に逃げることができます。 繰り返しますが、エネルギーは状態を変えて、運動エネルギー(温度)を増加させません。

例:

ストーブの上に水の鍋を想像してみてください。熱をオンにすると、水はエネルギーを吸収し始めます。このエネルギーは、水分子の運動エネルギーを増加させ、温度が上昇します。しかし、水が100°Cに達すると、追加のエネルギーが水分子間の結合を破壊し、水を液体からガス(蒸気)に変えます。 この沸騰プロセス中、熱を追加し続けても、温度は100°Cのままです。

概要:

*温度は、分子の平均運動エネルギーの尺度です。

*相変化中、エネルギー入力は分子間の結合を破壊し、運動エネルギーを増加させません。

*したがって、物質全体が状態を変えるまで、相変化中は温度は一定のままです。

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