昇華・蒸発

物質が形を変えるにはプロセスがあり、通常、固体の物質はまず液化状態になり、次に気体状態になる。しかし、固体から液体へ変化することなく、蒸気状態へ変化する物質もある。これは昇華と呼ばれ、蒸発は液体が蒸気の状態になることのみに適用されるプロセスである。物質が気体の状態に変化するという点では似ていますが、異なる点も多くあります。本稿では、昇華と蒸発の違いを明らかにすることを試みる。

昇華とは？

前述のように、固体物質が液体状態を経ずに気体になることを「昇華」というが、この「昇華」とは、固体物質が液体状態を経ずに気体になることをいう。日常生活における昇華の最たる例は、樟脳の燃焼である。火のついたマッチ棒を樟脳（固体状態）に近づけると、火がつき、中間の液体状態にならずに蒸気に変化します。同様に、気体のまま凍結した二酸化炭素が変化することを「昇華」といいます。

蒸発とは？

気化という言葉は、主に熱の有無にかかわらず、水が水蒸気に変化することを指す。蒸発は、加熱しなくても水の表面だけで起こる現象で、その中で加熱による蒸発は蒸発ではなく、沸騰と呼ばれます。土の水瓶の水が冷たくなるのも、空気中の濡れた衣類が乾くのも、蒸発のおかげです。

通常、液体状態では、分子同士が互いに引き合うことで結合しており、分子同士が自由に液面から離れることはない。しかし、表面に近い分子はそれほど魅力的ではなく、また、表面から離れ空気中に入るのに十分な運動エネルギーを持っています。しかし、これらの分子は全体の分子数に占める割合が小さいため、蒸発量は非常に小さく、遅い。液体の運動エネルギーの一部がこれらの分子を通過すると、液体の温度は下がります（ちょうど土瓶の水のように、体から汗が蒸発して涼しさを感じるようになります）。