ちょっとくだらない質問かもしれませんが・・・.

 気体と固体を分ける条件というものはあるのでしょうか.

 酸素分子 1個は気体なのでしょうか,それとも固体なのでしょうか.

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A 回答 (5件)

No.3に対する補足を拝見してやっと問題の主旨が把握できました。


「固体と気体を明確に区別できるそれぞれの定義」
をお答えすればよいのですね。

固体は
物質に弾性もしくは塑性を有するものとして定義されます。
前者は外力が加わったときに(わずかであれ)変形し、
外力を取り除くと元の形に復元する性質。
後者は同様に変形し復元しない性質です。
ガラスなどの非晶質(結晶としての無限構造をもっていない)
物質は液体との中間に位置すると考えられますが、
一応固体に分類されるようです。

乱暴に言ってしまえば
「有形のものは固体、無形のものは気体もしくは液体」
ということでしょう。

実際、きわめて粘度の高い液体と柔らかい固体をどのように区別
するのかは知りません。

しかし、純物質であれば、固-液、液-気の変化には
それに相当する性質の不連続性が観測されるので、
その点から判断できるでしょう。(たとえば沸点、融点)
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物理屋の siegmund です.



統計物理学,固体物理学的観点からするなら,
粒子密度の空間依存性が固体と気体(流体というべきか)を区別する決定的な量です.

○で原子なりイオンなりを表すとして,
典型的な固体は

○  ○  ○  ○  ○


○  ○  ○  ○  ○


○  ○  ○  ○  ○


○  ○  ○  ○  ○

のようになっています.
つまり,○の部分では原子密度が有限であるのに対し,
○以外の部分ではそれがゼロです.
これは長時間観測しても変わりません.
つまり,原子密度(の期待値,あるいは長時間観測値)は
場所に依存します.

一方,気体では原子(あるいは分子)が自由に動き回っています.
スナップショットでは特定の場所に原子が存在していますが,
長時間観測して平均をとれば,
どの場所でも原子密度(の期待値,あるいは長時間観測値)は一定です.

もちろん,上の図のように原子が静止しているイメージは古典力学的でしかも
温度が絶対零度の時です.
有限温度では原子は平衡位置を中心として振動していますし,
量子力学では絶対零度でさえ,原子は静止していません.
静止すると,場所と運動量が共に確定してしまって,
不確定性原理に違反しますから.
こういう場合も,原子密度の期待値の判定条件は使えます.
つまり,平衡位置ではそれが大きく,○の中間の位置ではそれは
非常に小さいことになります.

長時間観測値の数学的に厳密な定義は,無限に長い時間の観測です.
ガラスが液体というような表現をときどき目にしますが,
それは本当に無限に長い時間観測すれば原子密度の期待値が
場所によらなくなると言うことであって,
通常の時間スケールでは原子密度の期待値は場所に依存して
固体のように見えます.

分子1個を持ってきて固体か気体かは意味がありません.
広い空間に分子が1個だけ存在するなら,それは気体と言うべきでしょう.
上の定義からしてもそうなります.
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magicofloveさんは10代前半なのかな。



(#2のお礼の上の回答みたいなやつです)
高校の物理・又は化学で簡単な知識として学ぶのですが、
物質それぞれにはあるエネルギーがあります。(これが指標になります。)
これに熱などのエネルギーが加わるとその物質は活動を始めるのです。
(この概念は小学校でも学んでいると思います。)
それの値が小→大で固体~液体~気体の状態です。
そのエネルギー値大小では物質の三態が決まります。
別の我々にわかりやすい視点として、
融点(凝固点)、沸点がその境目です。
水で考えると楽だと思います。
日常約1気圧ですんでいる我々が、
水の気体と固体(氷ですね。)を分けるとしたら、
magicofloveさんは何で区別しますか?

詳しい値は、理化学年表や理化学辞典を見れば表示されています。
近所の図書館にあるはずです。

この回答への補足

>水の気体と固体を分けるとしたら何で区別するか
 いや、ですからそれを聞きたいのです。なにか具体的な、例えばどこかの組織が「こういう性質を持つものは(こういう条件のときには)固体である。」というように決めているような指標があるのかどうかを(固体ですと『気温によらず、1気圧で1gの重りを支えられるものを固体とする』というような感じにです。ここでは『支える』というのがちょっとあいまいですがまぁ勘弁して下さい)。

 これはちょっと質問からは外れるのですが「固体は、液体や気体よりも少ないエネルギーを加えるだけでも活動を始める」というのは私にはちょっと分かりません(私の知識が足りなくて、ということですが)。

 さらにどうでもいいことですが私は20代のおっさんです。

補足日時:2001/11/27 19:27
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物質の三態(固、液、気)


というのはあくまで物質(分子)の状態を表す表現です。

>気体と固体を分ける条件というものはあるのでしょうか

水(という物質)は
25℃(の温度条件)で
1atm(の圧力条件)では
液体(の状態)である。

>酸素分子 1個は気体なのでしょうか,それとも固体なのでしょうか.

このような状態変化は集団全体としての変化に対応しています。
物質同士が強く寄り合っている状態が「固体」
ほとんどバラバラに存在している状態が「気体」です。
ですから、分子一個を見て「その状態は固体か気体か?」
というのはあまり意味のない疑問です。

逆に「分子が一個単独で存在している状態」
は気体状態と考えられます。

この回答への補足

 では例えば,摂氏25度,1気圧において,ある物質が気体であるか固体であるか,また気体であるか,というのはどういう基準で決まるのでしょうか.
 個人的な意見では,(もしそういう指標があるならば)何かその物質の粘度のような気もするのですが・・・.

 さらに,
>逆に「分子が一個単独で存在している状態」 は気体状態と考えられます。
と書かれていますが,これは普段私たちが固体と認識しているものでも分子 1個が単独で存在しているならば「『気体』である」,とするのでしょうか.

補足日時:2001/11/27 13:19
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>気体と固体を分ける条件というものはあるのでしょうか.


一般にはその時の圧力と温度によります。

>酸素分子 1個は気体なのでしょうか,それとも固体なのでしょうか
1気圧で常温の時は気体です。
高圧力・超低温であれば、液体、固体にもなります。
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と考えられます。
(厳密には、飛来物が単原子で、衝突先が原子レベルで完全に均一な
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 であっても影響しますが;
 つまり、単原子なら「○」で考えられるのに対して複数原子では例えば
 「|」と「-」のような差が生まれる、とか、並んでいる原子1個に正面
 衝突するのか2個の間に挟まるように当たるのか、といったこと)

> 衝突した分子が温度差等によって分子結合できず 跳ね返される

あり得ると思います。

イメージの参考として、たとえ話をさせていただくと・・・

粘着力の強いテープを、粘着面を上にしてテーブルに載せます。
この上にピンポン玉を落としたらどうなるでしょうか。
あまり高くなく勢いがつかないようなら(1,2cm程度?)、ピンポン玉は
跳ね返らずにテープにつくでしょう。
けれどもっと上から落とせば、粘着力よりも反発力の方が大きくなり、
ピンポン玉は跳ね返されることになります。

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 既に回答が出ており疑問は解決しているようですが,「化学辞典」(東京化学同人)を素に補足致します。

 minochan さんがお書きの様に,「生成熱」とは『ある物質1モルが,ある温度で,その成分元素の単体からつくられるときの反応熱』です。


>「標準生成エンタルピー」と「生成熱」は化学の学問的に
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