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凝縮と凍結の大きな違いは、凝縮が蒸気の状態を液体に変えるのに対し、凍結は液体の状態を固体に変えるという点である。
凝縮と凍結は、それぞれ沸騰と融解の反対である。沸騰は液体が蒸気に変わることであり、凝縮は蒸気が液体に変わることである。固体が液体になることを「融解」、液体が固体になることを「凝固」という。
1. 概要と主な違い 2. 結露とは 3. 凍結とは 4. 結露と凍結の類似点 5. 横並び比較 - 表形式での結露と凍結 6. まとめ
凝縮とは、物質(水など)が水蒸気状態からより密度の高い液体状態になることで、通常、水蒸気の温度が低下することによって起こる。したがって、気相から液相に物質が変化することである。沸騰の逆である。合体とは、原子や分子のクラスターを形成することから始まる。それ以外の場合、凝縮は物質の蒸気相が液体または固体の表面に接触したときに始まる。この過程が行われる温度を露点という。
図01:水蒸気が凝縮して液体になる様子
結露は自然界、特に水循環の中で観察することができます。したがって、自然発生的な出来事である。水循環では、空気中の水蒸気が液体の水へと変化します。この結露が雲を発生させる原因となっている。
凍結とは、液体の凝固点以下の温度で、液体状態が固体状態に変化することである。つまり、液体が冷えて固まることである。ほとんどの物質で融点と凝固点は同じだが、寒天のような例外もある。
図02:氷を形成する凍った水
凍結は通常、結晶化という形で起こります。ここでは、均質な液体から結晶を形成する。さらに、一次の熱力学的な相転移である。つまり、固体と液体が共存するまでは、系の温度は融点に留まるのである。例えば、水を考えてみると、放出時に液体状態から固体の氷に変化する。
凝縮と凍結の大きな違いは、凝縮が蒸気状態から液体状態への変換であるのに対し、凍結は液体状態から固体状態への変換であることである。凝縮の場合は、より密度の高い液体になるが、凍結の場合は、結晶の形で形成された固体化合物が最終製品である。例えば、水蒸気が凝縮すると水は液体の状態になり、液体の状態の水が凍ると氷ができる。また、結露が起こる温度を露点、凍結が起こる温度を凝固点と呼ぶ。
コンデンシングとフリージングの違いについては、以下のインフォグラフィックにまとめています。
凝縮と凍結は、それぞれ沸騰と融解の反対である。つまり、凝縮と凍結の大きな違いは、凝縮が蒸気状態から液体状態への変換であるのに対して、凍結は液体状態から固体状態への変換であることだ。
1Hermannstein, Anne-Marie."フリーズの定義" ThoughtCo, May. 5 May 2019, available here."フリーズ" ウィキペディア、ウィキメディア財団、2019年10月3日、ここで利用可能です。"Condensation", National Geographic Society, 9 October 2012, available here. 2 "Freeze", Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 October 2019, tr."Condensation", National Geographic Society, 9 October 2012.