小学理科小学4年生化学

水のすがた|氷・水・水じょう気と、ふっとう・じょうはつ・結露をやさしく【小4理科】

小4理科の「水のすがた」を図解でやさしく。水が温度で氷(固体)・水(液体)・水じょう気(気体)に変わること、約100℃でふっとう・約0℃で氷になること、表面から起こるじょうはつ、見える湯気と見えない水じょう気のちがい、冷たいものにつく結露まで、図と実験例でわかります。中学の状態変化へつながります。

このページのゴール

水が温度によって氷(固体)・水(液体)・水じょう気(気体)にすがたを変えること、ふっとう・じょうはつ・結露のしくみ、見える湯気と見えない水じょう気のちがいを理解する。

「氷も、水も、湯気も、ぜんぶ同じ“水”ってどういうこと?」——水は、温度によって氷・水・水じょう気と、すがたを変えます。この単元では、ふっとうやじょうはつ、そして「湯気」と「水じょう気」のちがいまで、図で見てはっきりさせていきます。ここがわかると、台所や窓ガラスのふしぎもすっきり説明できます。

水は「氷・水・水じょう気」とすがたを変える

水は、温度によって3つのすがたに変わります。冷たくすると 氷(固体)、ふつうは 水(液体)、あたためると目に見えない 水じょう気(気体) です。あたためると氷→水→水じょう気、冷やすと水じょう気→水→氷と、ぐるぐる行き来できます。

あたためる →固体液体水じょう気気体(見えない)← 冷やす約0℃で氷約100℃でふっとう同じ「水」が、温度ですがたを変える

氷も水も水じょう気も、ぜんぶ同じ「水」です。べつのものに変わったのではなく、すがた(形のようす)が変わっただけ。だから冷やせばまた水にもどり、こおらせれば氷にもどります。

理解チェック①

ふっとうとじょうはつ(どちらも水じょう気になる)

水が水じょう気(気体)になることには、2つのおこり方があります。

やり方

  1. ふっとう…水を約 100℃ まで熱したとき、水の中からもさかんにあわが出て、はげしく水じょう気になること。このあわは空気ではなく水じょう気
  2. じょうはつ…水の表面から、しずかに水じょう気になること。100℃にならなくても、ふだんの温度でいつも少しずつ起きている。

ふっとうは中からはげしく、じょうはつは表面からしずかに。どちらも水が水じょう気(気体)に変わる点は同じです。

ふっとう(約100℃)湯気火で熱する中のあわ=水じょう気じょうはつ(表面から)表面からしずかに水じょう気どちらも水 → 水じょう気(気体)

ふっとうのあわは「空気」だと思われがちですが、あれは水じょう気(水が気体になったもの)です。一方じょうはつは、ぬれた地面や せんたく物が、火にかけなくてもいつのまにかかわくときに起きています。

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セナ

せんたく物が、ぐつぐつしてないのにかわくのはどうして?

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ホクト先生

それがじょうはつだよ。水は100℃まで熱しなくても、表面から少しずつ水じょう気になって、空気の中へ出ていくんだ。だから、ぬれたかみも、地面の水たまりも、時間がたつとかわく。あたたかい日や、風がある日は、じょうはつが速くなってよくかわくよ。中学では、このすがたの変化を「状態変化」としてくわしく学ぶよ。

理解チェック②

湯気は「見える」、水じょう気は「見えない」

ここがいちばんまちがえやすいところです。やかんの口の少し先に見える白いもやもや、あれが湯気です。湯気は、水じょう気が冷えてできた小さな水のつぶ(液体)なので、目に見えます。いっぽう水じょう気は気体なので、目には見えません

見える=湯気小さな水のつぶ・液体水じょう気気体見えない口のすぐそば火で熱する口のすぐ上は見えない → 上で冷えて見える

やかんの口のすぐそばは、じつは何も見えません。そこは水じょう気(気体)だからです。少し先へいくと、まわりの空気で冷やされて小さな水のつぶになり、白い湯気として見えるようになります。湯気がやがて消えるのは、また水じょう気(気体)にもどって空気にまじるからです。

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セナ

白いのが見えてるんだから、あれが水じょう気じゃないの?

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ホクト先生

ぎゃくなんだ。見えているうちは「水のつぶ(液体)」=湯気。水じょう気(気体)は見えない。口のすぐ近くの“すきとおって見えない部分”が水じょう気で、冷えて白く見えだしたら湯気、とおぼえよう。「見えたら液体、見えなかったら気体」と考えると、まちがえないよ。

理解チェック③

冷たいものに水てきがつく=結露

夏に、冷たい飲み物のコップの外がわに水てきがつくこと、ありますよね。あれを結露といいます。空気の中には、目に見えない水じょう気がふくまれています。それが冷たいコップで冷やされると、水じょう気が水(液体)にもどって、つぶになってくっつくのです。

冷たい飲み物空気中の水じょう気水てきがつく=結露水じょう気が冷えて水にもどる

結露は、水じょう気(気体)が冷やされて水(液体)にもどる変化です。「あたためると水じょう気になる」のとはぎゃく向きの変化、と考えるとわかりやすいです。冬に窓ガラスの内がわがくもったり、めがねが白くなったりするのも、同じ結露です。

理解チェック④

よくある間違い

よくある間違い

まちがい

やかんの口に見える白い**湯気を「水じょう気」**だと思う/ふっとうのあわを「空気」だと思う

正しい

見えている白い湯気は小さな水のつぶ(液体)水じょう気は気体で見えない。ふっとうのあわは水じょう気

ポイントは「見えたら液体、見えなかったら気体」。白く見える湯気は水のつぶ(液体)で、すきとおって見えない水じょう気が気体です。ふっとうのあわも空気ではなく水じょう気。ここを区別できれば、水のすがたの問題はほとんど解けます。

やってみよう(練習問題)

✏️ やってみよう①(基本:すがたの名前)

水のすがたについて答えましょう。

  1. 水を約0℃まで冷やすとできる、かたいすがたを何という?
  2. 水を約100℃まで熱したとき、中からあわが出てはげしく気体になることを何という?
  3. 水が気体になったもので、目に見えないものを何という?
答えと解説を見る
  1. (固体)
  2. ふっとう(沸とう)
  3. 水じょう気(水蒸気・気体)

水は、冷やすと氷、あたためると水じょう気になります。同じ水のまま、すがたが変わるだけです。

✏️ やってみよう②(標準:ふっとうとじょうはつ)

次の文は、ふっとう・じょうはつのどちらの説明ですか。

  1. ぬれた地面が、火にかけていないのに時間がたってかわいた。
  2. なべの水を強い火で熱したら、中からさかんにあわが出た。
  3. せんたく物が、ぐつぐつしていないのにかわいた。
答えと解説を見る
  1. じょうはつ(表面からしずかに水じょう気になる)
  2. ふっとう(約100℃で中からはげしく水じょう気になる)
  3. じょうはつ(100℃にならなくても表面から起きる)

ふっとうは「中から・はげしく・約100℃」、じょうはつは「表面から・しずかに・ふだんの温度でも」と区別しましょう。

✏️ やってみよう③(応用:湯気・水じょう気・結露)

次の文が正しければ◯、まちがっていれば×をつけましょう。

  1. 「やかんの口に見える白い湯気は、水じょう気(気体)である」
  2. 「水じょう気は目に見えない」
  3. 「冷たいコップの外がわの水てきは、コップの中の水がしみ出したものである」
答えと解説を見る
  1. ×…湯気は、水じょう気が冷えてできた小さな水のつぶ(液体)で、目に見えます。
  2. …水じょう気は気体なので目に見えません。
  3. ×…空気中の水じょう気が冷やされて水にもどったもの(結露)です。中の水がしみ出したのではありません。

「見えたら液体、見えなかったら気体」と「結露=空気中の水じょう気が冷えて水にもどる」がつかめていれば正解できます。

おうちの方へ

「水のすがた」のつまずきは、ほぼ2つに集まります。1つは**「湯気=水じょう気」という混同**。やかんの口のすぐそば(すきとおって見えない部分)が水じょう気(気体)で、白く見えだしたら湯気(小さな水のつぶ・液体)です。「見えたら液体、見えなかったら気体」と声に出して確かめさせてください。もう1つはふっとうとじょうはつの区別。じょうはつは100℃にならなくても表面からいつも起きている、と、せんたく物がかわる場面で結びつけると納得します。冷たいコップや冬の窓の結露も、「空気中の水じょう気が冷えて水にもどった」と一緒に確かめると、ぐっと定着します。中学では、この「すがたの変化」を粒子で考える状態変化へつながります。

水は、温度によって氷・水・水じょう気とすがたを変えます。「ふっとうは中から・じょうはつは表面から」「見えたら液体(湯気)・見えなかったら気体(水じょう気)」——この2つをおさえれば、台所や窓のふしぎも自分で説明できるようになります。

📌 1分まとめ(声に出して読もう)

  • 水は温度で 氷(固体)・水(液体)・水じょう気(気体) とすがたを変える。
  • 水は約 100℃でふっとう(中からもあわ=水じょう気が出る)、約 0℃で氷になる。
  • じょうはつは水の表面から、ふっとうほど激しくなくてもいつでも起きている。
  • 湯気は小さな水のつぶ(液体)で目に見える水じょう気は気体で目に見えない
  • 冷たいものの表面に水てきがつくのが 結露(空気中の水じょう気が冷やされて水にもどる)。

よくある質問

水のすがたとは、どういうことですか?

水は温度によって、氷(固体)・水(液体)・水じょう気(気体)と3つのすがたに変わることをいいます。冷たくすると氷、ふつうは水、あたためると目に見えない水じょう気になります。べつのものに変わるのではなく、同じ「水」のまま、すがた(形のようす)が変わるだけです。

ふっとうとじょうはつは、どうちがうのですか?

ふっとうは、水を約100℃まで熱したとき、水の中からもさかんにあわ(水じょう気)が出て、はげしく気体になることです。じょうはつは、水の表面から、100℃にならなくてもふだんの温度でいつも少しずつしずかに水じょう気になることです。どちらも水が水じょう気(気体)に変わる点は同じです。

湯気と水じょう気は同じものですか?

ちがいます。やかんの口の先に見える白い湯気は、水じょう気が冷えてできた小さな水のつぶ(液体)なので、目に見えます。水じょう気は気体なので、目には見えません。「見えたら液体、見えなかったら気体」とおぼえると、まちがえません。

なぜ冷たいコップの外がわに水てきがつくのですか?

空気の中にふくまれている目に見えない水じょう気が、冷たいコップで冷やされて水(液体)にもどるからです。これを結露といいます。コップの中の水がしみ出したのではありません。冬に窓ガラスの内がわがくもるのも、同じ結露です。

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