水ってなあに?
アイルってなんだ?What’s Water? What’s AIR?
温度によって姿を変える水。
そのとき水分子はどんな姿や動きを
しているのでしょうか。
覗いてみると……
Ilustration: HIKARI SHIMAMURA
第4回
手をつないで固まる、
ダンスする、
飛び交う、
水分子は忙しい
0~99.974°C
水(液体):水分子は2つの水素原子と1つの酸素分子がくっついてできていますが、水分子がたくさん連なっていないと液体の水にはなりません。水分子特有の水素結合というつながりで隣の水分子と手をつなぎ合い、液体の水の姿になります。実際には手をつないだり、離れたり、またつないだり、まるでダンスをするように繰り返しています。
0°C
氷(固体):温度が下がって0℃以下になると、水分子が動くためのエネルギーがなくなり、動きを止めて水素結合します。H(水素)の部分が隣の水分子のO(酸素)と結合するのですが、H2Oの水分子の形が曲がっているので手をつなぐと隙間ができてしまいます。そのため、水は氷になると体積が増え、水に浮くのです。通常、固体の方が体積が小さくなるので、これは水の特性です。
99.974°C
水蒸気(気体):100℃(厳密には99.974℃)で沸騰したり、沸騰しなくても液体の水の中の高いエネルギーを持った水分子は蒸発して気体の「水蒸気」になります。水蒸気になった水分子は空気中をものすごい速さで飛び交っていると考えられています。ちなみに、「湯気」は気体だと思いがちですが、やかんの熱い水蒸気が部屋の空気に冷やされて液体の粒に戻っている状態。だから湯気は目に見えるのです。
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