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もう少しで配信手続きを進められそうです
今しばらくお待ちください。。
さて、、
水を冷凍庫に入れたら氷になり、
氷を温めたら水になります
つまり、
水と氷は同じ物質で、温度によって
その状態が変わっただけなのですね
水の状態を、液体（または、液相）
氷の状態を、固体（または、固相）
といって、状態の変化を相転移と言います
子どもに、固体、液体と言っても
何となく分かった気になってくれます
水も氷も、見えるからでしょうね
ちょっと難しいのが気体
金魚を入れた水槽の水が
何日か経つと減ります
水をやかんで沸かすと湯気になって
やかんの水はなくなります
どこに行ったのでしょうか？
水が気体の水蒸気となって
空気中に溶け込んだと教えても、
ポカーンとするだけ
気体は見えないので伝えにくいです
子どもの手に息を吹きかけてあげます
風が手に当たりますが、風は見えません
手を振り回すと、手に風が当たりますから
空気に囲まれていると分かります
空気というのは、何となく分かるようです
水の中で手を動かすのは力が要りますが
空気中なら自由に動かせます
なぜなら、
気体は液体よりスカスカだから、、
では、
どれくらいスカスカなのでしょうか？
空気で計算してみましょう
空気の４／５が窒素で、１／５が酸素
いずれも、原子が２個くっついた分子です
原子の大きさは、大雑把に言って
1 x 10^(-10) [m]
10のマイナス10乗 [m]
0.0000000001 [m]
原子の種類によって大きさも違いますが
大雑把にはこれくらいと思って大丈夫です
そのくらい大雑把な見方なら
窒素と酸素は同じ大きさとみなせます
ということは、
まあ、原子が２個くっついた分子は、
半径（r）1 x 10^(-10) [m] のボールが
２個くっ付いた大きさと思えばいいですね
半径 r の球の体積は 4/3・π・r^3
で、これが２個で、原子の r を代入すると
8/3・π・10^(-30) [m^3]
分かったような、分かってないような。。
とりあえず、
１個の空気分子の大きさは分かりました
どれくらいスカスカかを知るには、
一定の体積に分子が何個あるか
を知らないといけませんね
ここで、
アボガドロの法則というのがあります
同じ圧力、同じ温度、同じ体積なら
どんな気体でも、同じ数の分子が含まれる
という物理法則です
例えば、25℃なら
約25リットルの気体中に、気体分子が
6.022 x 10^23 個あります
25リットルは、
大きい牛乳パックが１リットルなので
それが２５本分ですね
25リットルの空気中に
気体分子がどれくらいの体積を
占めているのでしょうか？
気体分子１個の体積が
8/3・π・10^(-30) [m^3] で
それが 6.022 x 10^23 個ありますから、
25リットル中の気体分子の体積は
8/3・π・10^(-30) x 6.022 x 10^23
= 5.045 x 10^(-6) [m^3]
ここで、
25リットル ＝ 0.025 [m^3] ですから
25リットルで気体分子が占める体積比は
5.045 x 10^(-6) / 0.025
= 2 x 10^(-4)
= 0.02 %
つまり、
空気中で気体分子は、
たったの 0.02 % しか
体積を占めていないのです
残りの 99.98% の体積には何が？
真空、です
息を吹きかけたり
手を振り回すと風を感じますが
体積のたった 0.02 % しか占めない
気体分子がたくさん当たって
皮膚センサーが感じているのですね
空気は、とってもスカスカです
というお話でした
（おしまい）
文：生塩研一
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