液体とは？特徴・性質・例を徹底解説｜粘度・圧力・沸点の基礎

液体の基本を図解でわかりやすく解説。粘度・圧力・沸点の原理や計算式、代表例（水・油・血液）まで基礎を完全ガイド。

液体は物質の一形態である。固体と気体の間に位置している。液体はほぼ一定の体積を持っていますが、決まった形をしていません。外から与えられる力に応じて流動し、容器の形に従います。

液体を構成する分子は互いに比較的近接して配置され、互いの位置を保ちながらも自由に移動できます。この分子間の相互作用が、液体の特性（粘性、表面張力、密度など）を決めます。

主な特徴と性質

• 流動性：液体は外力や重力で流れる。容器の形に従うため、形は定まらないが体積はほぼ一定。
• ほとんど圧縮されない：気体に比べて体積変化が小さい（実用的には「ほとんど圧縮できない」）。
• 粘度（Viscosity）：流れにくさの指標。粘度が大きいほどゆっくり流れる。単位はPa·s（パスカル秒）やcP（センチポイズ）。
• 表面張力：液体表面が最小面積になろうとする性質。水滴の丸まりや毛細管現象の原因。
• 密度：単位体積あたりの質量。液体ごとに異なり、浮力や層状の分離に影響する。

粘度と温度の関係

粘度は液体の内部抵抗で、温度によって大きく変わります。一般に気体は温度が上がると粘度が増えるのに対し、多くの液体では温度が上がると分子間の結合が緩み、粘度は下がります。例えば、タールや非常に粘性の高い流体はゆっくりしか流れず、見かけ上は固体のように振る舞うことがあります（元の例：タールの記述）。粘度の測定には粘度計（ビスコメータ）が用いられます。

圧力と深さ（静水圧）

液体中では、上にある部分の重さが下の部分に伝わるため、深さが増すほど圧力は大きくなります。静水圧は次の式で表されます。

p = ρgz

ここで、ρは液体の質量密度、gは重力加速度（地球上では約9.81 m/s²）、zは液面からの深さです。式から分かるように、液体の種類（密度）と深さが圧力を決定します。容器の形状には依らず、同じ深さでは同じ圧力が働きます（パスカルの原理の基礎）。

また、液体に浸された物体には浮力が働きます。アルキメデスの原理によれば、その浮力は押しのけられた液体の重さに等しく、式で表すと F_b = ρVg となります（ここでVは押しのけられた体積）。これにより物体が浮くか沈むかが決まります。

相変化（凝固と沸騰）

液体は温度や圧力の変化により相が変化します。ある温度より冷やすと固体になり、この温度を融点または凝固点と呼びます（元文：固体になります、融点の記述）。一方、加熱すると気体（蒸気）になり、その温度を沸点と呼びます（元文：ガスになります、沸点との記述）。例として普通の大気圧では水は0°Cで凝固し、100°Cで沸騰しますが、圧力が変わるとこれらの温度も変化します（高圧で沸点は上昇、低圧で下降）。また、過冷却や過熱といった状態（凝固しないまま冷却される、沸騰せずに温度だけ上がる）も起こり得ます。

液体の例と用途

液体の代表例としては、元の文にもあるように、水、油、血液などがあります。ほかにアルコール類、水銀（金属でありながら常温で液体）やグリセリン、エタノールなども挙げられます。液体は日常生活や産業で幅広く使われ、冷却剤、潤滑剤、溶媒、燃料、液体燃料電池の電解質、血液のように生命維持に不可欠な役割も果たします。

測定と単位

• 密度：一般にkg/m³で表す。液体ごとに異なり、密度は浮力や層の形成に影響する。
• 粘度：Pa·s（パスカル秒）やcP（センチポイズ）。
• 圧力：Pa（パスカル）やkPaなど。

注意点と補足

液体は一見単純に見えますが、温度・圧力・組成によって特性が大きく変わります。混合液では密度や粘度が層ごとに異なり、分離が起きることもあります。工学や化学の分野では、流体力学や熱力学の知識が重要となります。

最後に、液体の基礎的な圧力の式として、再掲します。

p = ρgz

ここでのρは液体の重さを表す数値で、これを密度と呼び、液体によって異なります。

質問と回答

Q:液体とは何ですか?

Q:重力は液体にどのような影響を与えるのでしょうか?

Q:粘度とは何ですか?

Q:液体を絞ることはできますか?

Q:液体は何度で固体になるのでしょうか?

Q:液体が気体になるのは何度ですか?

Q:液体の圧力はどのように計算するのですか?

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