スライムは液体か固体か? どう分類するのか考えてみる 

子供のころ触って遊んだスライム。ゲームでもポピュラーなキャラですが、このスライム、液体なのか固体なのか悩んだ人はいませんか?

そもそも液体と固体はどうやって区別するのでしょう。

マヨネーズは? プリンは? ガムは? 粘土は? グミは? クリームは? 悩んでしまうものが沢山あります。

このような固体か液体かわからない物質たちの謎に迫っていきたいと思います。

できるだけ、わかりやすく簡単に説明していきますね。

液体と固体の一般的な分類

まずは、液体と固体の一般的な分類方法からみていきしょう。

液体とは何か?

こんなときは、Wikipediaさんに頼るのが一番です。さっそく液体の項目をみてみましょう。

液体(えきたい、英: liquid)は物質の三態(固体・液体・気体)の一つである。気体と同様に流動的で、容器に合わせて形を変える。

Wikipedia

液体は「流動的」「容器によって形を変える」ものだと書かれています。

確かに液体のイメージ通りです。これが一般的な液体の定義だと言っていいでしょう。

固体とは何か?

次に固体の項目もみてみましょう。

固体(こたい、英: solid)は物質の状態の一つ。固体内の原子は互いに強く結合しており、規則的な幾何学的格子状に並ぶ場合(金属や通常の氷などの結晶)と、不規則に並ぶ場合(ガラスなどのアモルファス)がある。

Wikipedia

なんだかむずかしいことが書いてあります。

液体の項目みたいに特性で表している部分はないか探してみると、

液体や気体と比較して、変形あるいは体積変化が非常に小さい。変形が全く起こらない剛体は理想化された固体の一つである。連続体力学においては、固体は静止状態においてもせん断応力の発生する物体と捉えられる。液体のように容器の形に合わせて流動することがなく、気体のように拡散して容器全体を占めることもない。

Wikipedia

という記述がありました。

「 液体のように容器の形に合わせて流動することがなく 」

これがポイントですね。

スライムはどちらに入るのか

これを踏まえて、スライムはどちらに入るか考えてみます。

分類する基準は「容器に合わせて形を変えるかどうか」です。

スライムは、完全にではないですが、容器に合わせて形を変えるような気がします。

でもスライムにも色々あります。硬めのものは簡単に容器の形にはなりません。

さて、どちらでしょう。

他に分類法はないのか

容器に入ったスライム
容器に入れても丸まったまんまのスライム

「容器に合わせて形を変えるかどうか」というのは、表現があいまいできちんと区別するのは難しそうです。

そう言えば、Wikipediaでの液体の説明に「流動的」という表現もありました。

「気体と同様に流動的で」と書いてあります。

このような流動的な性質をもつ物質を流体と呼びます。

流体とは

またまた、Wikipediaさんのお世話になりましょう。

流体(りゅうたい、英: fluid)とは静止状態においてせん断応力が発生しない連続体の総称である[1]。大雑把に言えば固体でない連続体のことであり、物質の形態としては液体と気体およびプラズマが流体にあたる。

Wikipedia

「大雑把に言えば固体でない連続体のことであり」となっているので、 固体でないものを流体と呼ぶようです。

ということで、流体かどうかが固体と液体の分かれ目になりそうです。

流体の特性

Wikipediaには「流体とは静止状態においてせん断応力が発生しない連続体」と難しい言葉が書かれています。

これを簡単に言い換えると、流体とは「形を変えても元に戻らない」ものだということです。

そのかわり、形を変えるためには多少なりとも力が必要で、それが速いほど大きな力が必要です。

お風呂のお湯をかき混ぜるとき、ゆっくりかき混ぜるのには力はいりませんが、速くかき混ぜようとするとかなり力がいります。

気体の空気でも、うちわであおぐときに同じように力が必要です。

これが流体の大きな特徴です。

粘度というもの

「粘度」というと粘っこいものを想像してしまいますが、もともとは変形させる速さと力の関係を表すものです。

粘度が高いほど、同じ速さで変形させるのに大きな力が必要なのです。

粘度を持った物質を粘性体と呼ぶこともありますが、流体とほぼ同じ意味です。

固体の特徴は?

固体は「流体ではないもの」です。

流体が「形を変えても元に戻らない」ものなら、固体は「形を変えても元に戻る」ものだということになります。

固体は力をかけると変形しますが、その力をはずすと元の形に戻るのです。

この性質を弾性といいます。

スライムの性質は、粘性か弾性か?

この区別でいくと、スライムは形を変えても元に戻らないので、粘性体、流体です。

それなら、固体ではなく液体の仲間だということになります。

でも、本当にそれでいいのでしょうか?

ゼリーは粘性か弾性か?

ゼリー
ゼリー

ゼリーは柔らかく、ちょっと力をかけると変形します。

そして力をのぞくと、プルンという感じで元に戻ります。

ということは弾性体、固体だということになりますね。

粘土は粘性か弾性か?

粘土
粘土

粘土はどうでしょう。

凄く硬いものもあって、変形させるのに力が必要ですが、力をのけても元の形には戻りません。

ということは粘土は粘性体、液体だということになります。

スライムに戻る

こうやって考えるとスライムも迷ってしまいます。

ちょっとゼリーっぽいところもあるし、粘土っぽいところもあるからです。

そして硬めのスライムをちょんとつつけば跳ね返ってくることがあります。

これは元に戻ったことになるので、スライムは変形しても元に戻らないと言い切ることもできません。

粘弾性体というもの

こぼれたスライム

実は、液体のような粘性と、固体のような弾性を併せもった物質は沢山あるのです。

これを粘弾性体と呼びます。

言ってみれば、液体と固体の中間の性質を持っているものです。

最初に挙げたマヨネーズやガムやグミやクリームも、この粘弾性体です(特に食品に多いですね)。

スライムも、その典型的なものと言ってもいいでしょう。

ということで、結論は「スライムは液体と固体のあいのこ」だということに決定しました。

液体と固体のあいのという中途半端

結局、スライムは液体と固体のあいのこという中途半端な結論になりました。

物質の状態で言えば、結晶になっているものが固体で、そうでないものが液体(か気体)と呼ぶのが理にかなっています。

物質の状態変化

物質が液体から固体になる融点があると習いました。このときの固体が結晶です。それ以外に融点を持たないけども硬くなるものがあります。ガラスなどのアモルファスと呼ばれるものです。

その点でいえば、今まで挙げたものは全て液体です。

でも、その分類だとガラスまで液体になってしまうのです。

それは感覚と合わない、だったら特性で分類するしかありません。

その分類でいえば、スライムはあいのこだという結論になってしまうのです。

実はこの「あいのこ問題」もう少し深く考えていくと「え? そんなものまであいのこ?」と少しびっくりするような結論になります。

それは、また改めて別記事で説明してみようと思います。

≫関連記事:物性でみる固体と液体 何もかも固体と液体のあいのこ?