中学 · 10分
固体・液体・気体：粒子の視点
粒子の箱を冷やしピストンを押して、気体を液体・固体のような密な詰まり方に変える。
目的
温度・体積・粒子間隔を物質の三態と密度 に結びつける。
器具と試薬
ピストン付き粒子箱のシミュレーション（薬品不要）、温度計と体積目盛り。
手順
- K で体積を大きくする：粒子は速く飛び箱全体に広がる——気体の状態。
- T を高いままピストンで体積を小さくする：同じ粒子がずっと密に並ぶ——圧縮された気体。
- 次に温度を下げる：粒子は遅くなり、密に群がる——液体・固体の姿に近づく。
- 3 つの設定を比べ、密度と運動の自由度で状態を順位づける。
観察すること
- 高温・大きな体積では粒子は離れて速い。体積を縮めると狭い空間に密集する。
- 低温では粒子はゆっくり動き、集まり続ける——同じ原子数でもずっと密な配置になる。
解説
気体では粒子は離れて自由に動く。液体では近いが互いに滑り合える。固体では固定位置にある。密度は なので、同じ質量を小さい体積に圧縮すると密度は増す——固体・液体は気体よりはるかに密度が大きい。
関連トピック
バーチャル実験は直感をつかむための簡略化したモデルです。実際の実験や安全教育の代わりにはなりません。指導者なしに自宅で再現しないでください。