状態変化の粒子モデルと温度曲線を結び付けて説明する
加熱と冷却の記録、粒子のモデルと条件を示す七つの架空の資料を使う14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 中学校第1学年「理科」の状態変化を考える補助教材。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
中学校理科第1分野(2)ア(ウ)㋐「状態変化と熱」と㋑「物質の融点と沸点」の補助教材です。
解説を読む
温度が変わる区間と、状態が変わる区間を比べます。粒子が消えたり大きくなったりする説明に頼らず、並び方と運動の違いを考えましょう。
必要な予備知識
温度と時間のグラフの軸を読めること。固体、液体、気体の言葉を使います。
- 一定の圧力で純粋な物質が融けたり沸騰したりするとき、温度がほぼ一定の区間が見られる。
- 粒子のモデルでは、固体と液体で粒子の並び方や動ける範囲を変えて表す。粒子そのものの種類が変わると考えない。
- 気体になったときも、閉じた容器の中では、外へ出入りしない粒子を含めて全体を考える。
- 温度だけから状態を決めにくいときは、試料の見え方や測定条件も使う。
解き方の例
温度がほぼ同じでも固体が減り液体が増えていれば、状態は変わっています。
よくある間違い
- 温度がほぼ一定なら、試料に変化がないと決める。
- 粒子そのものが融けて消えたように描く。
- 圧力が異なる記録を、同じ条件の沸点として比較する。
観察と考え方を講師と確かめる
時刻と温度、見えた状態、粒子の運動や並びを区別し、同じ資料の区間に対応させます。
教師の観察記録を紙上で読みます。密閉した容器や薬品を加熱する課題ではありません。
読む文章・資料
固体が融けるときの温度
一定の圧力で純粋な固体Aを温めた記録です。0、1、2、3、4、5、6分の温度は順に30、38、46、46、46、54、62 ℃でした。2分で液体が見え始め、4分で固体が見えなくなりました。
液体を冷やすときの温度
純粋な液体Bを冷やしました。はじめは液体で、4分から7分までの温度はほぼ24 ℃です。4分から固体ができ始め、7分で全体が固体になり、その後は温度が下がりました。
固体と液体の粒子モデル
物質Cの固体の粒子モデルには、近くで規則的に並び、その付近で動く粒子が12個あります。物質Cの液体の粒子モデルにも同じ粒子が12個あり、近いまま位置を入れ替えられるように描いています。
気体を容器の中まで数える
閉じた容器内で、物質Dの一部が液体から気体になりました。液体の粒子モデルでは18個のうち6個を気体側へ移して表します。粒子は外へ出ず、ほかの物質への変化もありません。
同じ温度で違う状態が見える
純粋な物質Eを同じ圧力で温めたとき、3分と5分でどちらも58 ℃でした。3分では固体の方が多く、5分では液体の方が多く見えました。
沸騰の記録を比べる条件
同じ純粋な液体について、記録Pは圧力の低い条件で、記録Qはそれより圧力の高い条件で取りました。沸騰中の温度はPで92 ℃、Qで100 ℃でした。温度計はどちらも液体の温度を測りました。
温度と粒子モデルが示す内容
純粋な固体Fを温めると、区間Ⅰでは固体のまま温度が上がり、区間Ⅱでは温度がほぼ一定で液体が増えました。区間Ⅲは液体だけになり、温度は再び上がりました。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：固体が融けるときの温度
固体が融けている間に記録された温度は何℃ですか。
答えと解説
46
液体が現れた2分から固体が見えなくなった4分まで、温度は46 ℃です。
資料：固体が融けるときの温度
2分から4分までに見られた変化はどれですか。
- 液体は現れず、温度が上がった。
- 固体は増え、温度は下がり続けた。
- 温度は同じで、液体が増えていった。
答えと解説
温度は同じで、液体が増えていった。
温度は46 ℃で、固体は融けて液体へ移ります。
資料：液体を冷やすときの温度
4分から7分まで、固体ができる区間は何分間ですか。
答えと解説
3
7−4＝3分間です。
資料：液体を冷やすときの温度
7分を過ぎてからの記録はどれですか。
- 全体が固体になり、温度が下がる。
- 液体が増えながら、温度は24 ℃にとどまる。
- 液体のまま、温度は24 ℃まで上がる。
答えと解説
全体が固体になり、温度が下がる。
7分で全体が固体になった後、冷却で温度が下がります。
資料：固体と液体の粒子モデル
固体と液体の粒子モデルで共通するものはどれですか。
- 粒子の規則的な並び方。
- 表した粒子の種類と個数。
- 粒子が位置を入れ替えられる範囲。
答えと解説
表した粒子の種類と個数。
どちらも同じ12個の粒子で表したモデルです。
資料：固体と液体の粒子モデル
液体の粒子モデルで変わった点はどれですか。
- 粒子の数が12個から6個に減った。
- 粒子の一つ一つが融けてなくなった。
- 近くの粒子が互いの位置を変えられる。
答えと解説
近くの粒子が互いの位置を変えられる。
液体では近い粒子が位置を入れ替えられることを表しています。
資料：気体を容器の中まで数える
モデルで液体側に残る粒子は何個ですか。
答えと解説
12
液体の18個のうち6個を気体側に移したので、18−6＝12個です。
資料：気体を容器の中まで数える
容器全体の粒子について、モデルに合うのはどれですか。
- 液体と気体を合わせて18個になる。
- 気体側を含めると6個増えて24個になる。
- 液体側に残った12個が容器全体の数になる。
答えと解説
液体と気体を合わせて18個になる。
気体側の6個は液体から移った同じ粒子なので、容器全体では18個です。
資料：同じ温度で違う状態が見える
3分と5分の測定を比べた説明はどれですか。
- 同じ温度なので、固体と液体の割合は一定だった。
- 温度は同じだが、液体の割合は増えた。
- 固体が減ったため、温度も下がった。
答えと解説
温度は同じだが、液体の割合は増えた。
温度はどちらも58 ℃ですが、固体の方が多い状態から液体の方が多い状態に変わりました。
資料：同じ温度で違う状態が見える
58 ℃のまま物質の状態が変わったと分かる記録はどれですか。
- 温度計の目盛りが同じだった記録。
- 加熱を始めた時刻が同じだった記録。
- 見えた固体と液体の割合が変わった記録。
答えと解説
見えた固体と液体の割合が変わった記録。
温度の記録だけでは割合は分からず、見えた状態を一緒に使います。
資料：沸騰の記録を比べる条件
二つの値の違いを読むとき、記録に添えるべき条件はどれですか。
- PとQで測定時の圧力が異なること。
- Pは液体の中を測らず、蒸気の温度を記録したこと。
- Qは別の種類の液体だったこと。
答えと解説
PとQで測定時の圧力が異なること。
同じ液体でも圧力が異なる条件で測った記録です。
資料：沸騰の記録を比べる条件
同じ圧力での沸騰の温度を比べたいとき、必要なのはどれですか。
- 92 ℃と100 ℃の平均を共通の記録にする。
- 同じ圧力で測った沸騰中の記録を用意する。
- 温度の低い方を採用し、圧力の差は考えないことにする。
答えと解説
同じ圧力で測った沸騰中の記録を用意する。
圧力の違いによる条件差を除くには、比較する圧力をそろえます。
資料：温度と粒子モデルが示す内容
区間Ⅱでモデルが表す変化はどれですか。
- 固体の粒子が新しい種類の粒子に変わる。
- 温度が一定なので、並びも動き方も固体のまま。
- 同じ粒子を保ち、液体のように位置を変えられる部分が増える。
答えと解説
同じ粒子を保ち、液体のように位置を変えられる部分が増える。
液体が増えた区間では、粒子の種類ではなく並び方と動ける範囲の変化を表します。
資料：温度と粒子モデルが示す内容
液体だけで温度が上がった区間はどこですか。
- 区間Ⅰ
- 区間Ⅱ
- 区間Ⅲ
答えと解説
区間Ⅲ
区間Ⅲでは全体が液体になってから温度が上がりました。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：固体が融けるときの温度
Aが融けた区間を選び、温度と見えた状態を使って説明しましょう。
答えと解説
2〜4分です。温度は46 ℃でした。2分に液体が現れ、4分には固体が見えなくなったので、この間に固体が液体に変わりました。
横ばいという記録だけでなく、見えた状態も使います。
- 2分から4分までの温度は46 ℃だったと示す。
- 2分に液体が現れ、4分に固体が見えなくなったため、この区間で融けたと示す。
資料：液体を冷やすときの温度
Bの4〜7分とその後で、温度と状態がどう違うか説明しましょう。
答えと解説
4〜7分は約24 ℃のままで固体が増えました。7分以後は全体が固体になり、その固体の温度が下がりました。
温度が下がる区間と固体が増える区間は別です。
- 4分から7分は温度が約24 ℃で、固体が増えたと示す。
- 7分以後は全体が固体となり、その固体の温度が下がったと示す。
資料：固体と液体の粒子モデル
固体と液体の粒子モデルで同じところと違うところを書きましょう。
答えと解説
種類と個数は同じです。固体では粒子が規則的に並んでその付近で動き、液体では近い粒子が互いに位置を入れ替えられます。
固体の粒子にも動きがあるモデルです。
- 固体と液体で、粒子の種類と個数は同じと示す。
- 固体では粒子が決まった位置の付近で動き、液体では互いに位置を入れ替えられると示す。
資料：気体を容器の中まで数える
液体の粒子が減っても、容器全体では粒子が減らない理由を説明しましょう。
答えと解説
液体側から移った6個は容器内の気体側にあります。液体側12個と気体側6個の合計は18個なので、全体の粒子は減りません。
気体になった粒子も容器の内側にあります。
- 液体側から移った6個は、容器内の気体側にあると示す。
- 液体側12個と気体側6個を合わせると、容器全体では18個のままと示す。
資料：同じ温度で違う状態が見える
Eの温度が同じでも状態が同じとはいえない理由を説明しましょう。
答えと解説
3分も5分も58 ℃です。3分は固体の方が多く、5分は液体の方が多くなりました。同じ温度でも融けている途中で二つの割合が変わります。
状態の記録を温度の記録と一緒に読みます。
- 3分と5分の温度はどちらも58 ℃と示す。
- 同じ温度でも、3分は固体、5分は液体の割合が大きいと示す。
資料：温度と粒子モデルが示す内容
区間ⅠとⅡを、温度と粒子の並び方の観点から比べましょう。
答えと解説
区間Ⅰは固体のまま温度が上がり、固体としての並びは保たれます。区間Ⅱは温度がほぼ一定で、液体が増え、互いに位置を入れ替えられる粒子が増えます。
粒子の種類はどちらの区間でも同じです。
- 区間Ⅰは固体のまま温度が上がり、固体の粒子の並びを保つと示す。
- 区間Ⅱは温度がほぼ一定で、液体と、位置を入れ替えられる粒子が増えると示す。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: 状態変化の粒子モデルと温度曲線を結び付けて説明する
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/connect-particle-models-and-temperature-curves-for-state-changes/
時刻と温度、見えた状態、粒子の運動や並びを区別し、同じ資料の区間に対応させます。
読む文章・資料
固体が融けるときの温度
一定の圧力で純粋な固体Aを温めた記録です。0、1、2、3、4、5、6分の温度は順に30、38、46、46、46、54、62 ℃でした。2分で液体が見え始め、4分で固体が見えなくなりました。
液体を冷やすときの温度
純粋な液体Bを冷やしました。はじめは液体で、4分から7分までの温度はほぼ24 ℃です。4分から固体ができ始め、7分で全体が固体になり、その後は温度が下がりました。
固体と液体の粒子モデル
物質Cの固体の粒子モデルには、近くで規則的に並び、その付近で動く粒子が12個あります。物質Cの液体の粒子モデルにも同じ粒子が12個あり、近いまま位置を入れ替えられるように描いています。
気体を容器の中まで数える
閉じた容器内で、物質Dの一部が液体から気体になりました。液体の粒子モデルでは18個のうち6個を気体側へ移して表します。粒子は外へ出ず、ほかの物質への変化もありません。
同じ温度で違う状態が見える
純粋な物質Eを同じ圧力で温めたとき、3分と5分でどちらも58 ℃でした。3分では固体の方が多く、5分では液体の方が多く見えました。
沸騰の記録を比べる条件
同じ純粋な液体について、記録Pは圧力の低い条件で、記録Qはそれより圧力の高い条件で取りました。沸騰中の温度はPで92 ℃、Qで100 ℃でした。温度計はどちらも液体の温度を測りました。
温度と粒子モデルが示す内容
純粋な固体Fを温めると、区間Ⅰでは固体のまま温度が上がり、区間Ⅱでは温度がほぼ一定で液体が増えました。区間Ⅲは液体だけになり、温度は再び上がりました。
資料：固体が融けるときの温度
固体が融けている間に記録された温度は何℃ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：固体が融けるときの温度
2分から4分までに見られた変化はどれですか。
- 液体は現れず、温度が上がった。
- 固体は増え、温度は下がり続けた。
- 温度は同じで、液体が増えていった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：液体を冷やすときの温度
4分から7分まで、固体ができる区間は何分間ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：液体を冷やすときの温度
7分を過ぎてからの記録はどれですか。
- 全体が固体になり、温度が下がる。
- 液体が増えながら、温度は24 ℃にとどまる。
- 液体のまま、温度は24 ℃まで上がる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：固体と液体の粒子モデル
固体と液体の粒子モデルで共通するものはどれですか。
- 粒子の規則的な並び方。
- 表した粒子の種類と個数。
- 粒子が位置を入れ替えられる範囲。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：固体と液体の粒子モデル
液体の粒子モデルで変わった点はどれですか。
- 粒子の数が12個から6個に減った。
- 粒子の一つ一つが融けてなくなった。
- 近くの粒子が互いの位置を変えられる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：気体を容器の中まで数える
モデルで液体側に残る粒子は何個ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：気体を容器の中まで数える
容器全体の粒子について、モデルに合うのはどれですか。
- 液体と気体を合わせて18個になる。
- 気体側を含めると6個増えて24個になる。
- 液体側に残った12個が容器全体の数になる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ温度で違う状態が見える
3分と5分の測定を比べた説明はどれですか。
- 同じ温度なので、固体と液体の割合は一定だった。
- 温度は同じだが、液体の割合は増えた。
- 固体が減ったため、温度も下がった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ温度で違う状態が見える
58 ℃のまま物質の状態が変わったと分かる記録はどれですか。
- 温度計の目盛りが同じだった記録。
- 加熱を始めた時刻が同じだった記録。
- 見えた固体と液体の割合が変わった記録。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：沸騰の記録を比べる条件
二つの値の違いを読むとき、記録に添えるべき条件はどれですか。
- PとQで測定時の圧力が異なること。
- Pは液体の中を測らず、蒸気の温度を記録したこと。
- Qは別の種類の液体だったこと。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：沸騰の記録を比べる条件
同じ圧力での沸騰の温度を比べたいとき、必要なのはどれですか。
- 92 ℃と100 ℃の平均を共通の記録にする。
- 同じ圧力で測った沸騰中の記録を用意する。
- 温度の低い方を採用し、圧力の差は考えないことにする。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：温度と粒子モデルが示す内容
区間Ⅱでモデルが表す変化はどれですか。
- 固体の粒子が新しい種類の粒子に変わる。
- 温度が一定なので、並びも動き方も固体のまま。
- 同じ粒子を保ち、液体のように位置を変えられる部分が増える。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：温度と粒子モデルが示す内容
液体だけで温度が上がった区間はどこですか。
- 区間Ⅰ
- 区間Ⅱ
- 区間Ⅲ
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：固体が融けるときの温度
Aが融けた区間を選び、温度と見えた状態を使って説明しましょう。
資料：液体を冷やすときの温度
Bの4〜7分とその後で、温度と状態がどう違うか説明しましょう。
資料：固体と液体の粒子モデル
固体と液体の粒子モデルで同じところと違うところを書きましょう。
資料：気体を容器の中まで数える
液体の粒子が減っても、容器全体では粒子が減らない理由を説明しましょう。
資料：同じ温度で違う状態が見える
Eの温度が同じでも状態が同じとはいえない理由を説明しましょう。
資料：温度と粒子モデルが示す内容
区間ⅠとⅡを、温度と粒子の並び方の観点から比べましょう。
解答: 状態変化の粒子モデルと温度曲線を結び付けて説明する
46
液体が現れた2分から固体が見えなくなった4分まで、温度は46 ℃です。
温度は同じで、液体が増えていった。
温度は46 ℃で、固体は融けて液体へ移ります。
3
7−4＝3分間です。
全体が固体になり、温度が下がる。
7分で全体が固体になった後、冷却で温度が下がります。
表した粒子の種類と個数。
どちらも同じ12個の粒子で表したモデルです。
近くの粒子が互いの位置を変えられる。
液体では近い粒子が位置を入れ替えられることを表しています。
12
液体の18個のうち6個を気体側に移したので、18−6＝12個です。
液体と気体を合わせて18個になる。
気体側の6個は液体から移った同じ粒子なので、容器全体では18個です。
温度は同じだが、液体の割合は増えた。
温度はどちらも58 ℃ですが、固体の方が多い状態から液体の方が多い状態に変わりました。
見えた固体と液体の割合が変わった記録。
温度の記録だけでは割合は分からず、見えた状態を一緒に使います。
PとQで測定時の圧力が異なること。
同じ液体でも圧力が異なる条件で測った記録です。
同じ圧力で測った沸騰中の記録を用意する。
圧力の違いによる条件差を除くには、比較する圧力をそろえます。
同じ粒子を保ち、液体のように位置を変えられる部分が増える。
液体が増えた区間では、粒子の種類ではなく並び方と動ける範囲の変化を表します。
区間Ⅲ
区間Ⅲでは全体が液体になってから温度が上がりました。
記述問題の解答・確認の観点
資料：固体が融けるときの温度
Aが融けた区間を選び、温度と見えた状態を使って説明しましょう。
2〜4分です。温度は46 ℃でした。2分に液体が現れ、4分には固体が見えなくなったので、この間に固体が液体に変わりました。
横ばいという記録だけでなく、見えた状態も使います。
- 2分から4分までの温度は46 ℃だったと示す。
- 2分に液体が現れ、4分に固体が見えなくなったため、この区間で融けたと示す。
資料：液体を冷やすときの温度
Bの4〜7分とその後で、温度と状態がどう違うか説明しましょう。
4〜7分は約24 ℃のままで固体が増えました。7分以後は全体が固体になり、その固体の温度が下がりました。
温度が下がる区間と固体が増える区間は別です。
- 4分から7分は温度が約24 ℃で、固体が増えたと示す。
- 7分以後は全体が固体となり、その固体の温度が下がったと示す。
資料：固体と液体の粒子モデル
固体と液体の粒子モデルで同じところと違うところを書きましょう。
種類と個数は同じです。固体では粒子が規則的に並んでその付近で動き、液体では近い粒子が互いに位置を入れ替えられます。
固体の粒子にも動きがあるモデルです。
- 固体と液体で、粒子の種類と個数は同じと示す。
- 固体では粒子が決まった位置の付近で動き、液体では互いに位置を入れ替えられると示す。
資料：気体を容器の中まで数える
液体の粒子が減っても、容器全体では粒子が減らない理由を説明しましょう。
液体側から移った6個は容器内の気体側にあります。液体側12個と気体側6個の合計は18個なので、全体の粒子は減りません。
気体になった粒子も容器の内側にあります。
- 液体側から移った6個は、容器内の気体側にあると示す。
- 液体側12個と気体側6個を合わせると、容器全体では18個のままと示す。
資料：同じ温度で違う状態が見える
Eの温度が同じでも状態が同じとはいえない理由を説明しましょう。
3分も5分も58 ℃です。3分は固体の方が多く、5分は液体の方が多くなりました。同じ温度でも融けている途中で二つの割合が変わります。
状態の記録を温度の記録と一緒に読みます。
- 3分と5分の温度はどちらも58 ℃と示す。
- 同じ温度でも、3分は固体、5分は液体の割合が大きいと示す。
資料：温度と粒子モデルが示す内容
区間ⅠとⅡを、温度と粒子の並び方の観点から比べましょう。
区間Ⅰは固体のまま温度が上がり、固体としての並びは保たれます。区間Ⅱは温度がほぼ一定で、液体が増え、互いに位置を入れ替えられる粒子が増えます。
粒子の種類はどちらの区間でも同じです。
- 区間Ⅰは固体のまま温度が上がり、固体の粒子の並びを保つと示す。
- 区間Ⅱは温度がほぼ一定で、液体と、位置を入れ替えられる粒子が増えると示す。