水は氷より冷たくても液体でいられるの？ 超クールですね。
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- Science > Chemical Sciences > Year 3 > ACSSU046
- Science > 化学 > 5年目 > ACSSU077
必要なもの
- 20 mLのボトルウォーター
- 清潔な水。 表面が滑らかな乾いたプラスチックカップ
- 底の平らなボウル
- 角氷
- 塩大さじ4
- 清潔で乾いた温度計。
やってみましょう
- カップに水を注ぎ、カップをボウルに入れます。
- ボウルに氷を詰めます。 氷が水の入ったカップに落ちないようにし、ボウルの中の氷のレベルがカップの中の水のレベルより高くなるようにします。
- 塩大さじ2杯を氷の上に均等に振りかけます。
- 温度計を水の入ったカップに入れます。
- 水の入ったカップはそのまま冷まします。
- 10分後、慎重に手順3に従ってボウルに多くの氷を追加します。
- 手順4を繰り返します。
- 水の入ったカップに氷を落として、カップの水がどうなるか観察します。
さらなる調査
コップを叩いたり、水の中に別の物を落とすなど、水が凍る方法をいろいろ試してみてください。
過冷却した水を氷にかけるとどうなるか？
清涼飲料水や雨水など、さまざまな液体を過冷却してみましょう。 どの液体が過冷却しやすいですか？
何が起こっていますか？
水をゆっくり冷やすことで、水は氷点下の液体のまま保たれるのです。 これを「過冷却」といいます。 氷を水の中に落とすと、水は突然凍り、氷になります。 これは、氷の塊によって過冷却された水が新しい氷の結晶を成長させるからです。
水の凝固点は0℃です。 つまり、水は通常、0℃まで冷やされると液体から固体に変化する。 しかし、水の純度が高く、十分にゆっくり冷やせば、水は0℃より低くても液体のままである。 過冷却水は、純度が高すぎて氷の結晶ができないので、冷えても氷にならない。 氷の結晶ができるためには、その上に成長するものが必要である。
この活動では、ペットボトルの水は純粋で、ほこりや不純物を含んでいません。 また、コップの表面は滑らかで、結晶ができるような凸凹はありません。 そのため、過冷却が可能なのです。
現実世界とのリンク
雲には、過冷却水の水滴でできているものがあります。 例えば、高積雲はほとんどが-10℃程度の水滴でできています。 この過冷却水の水滴が、飛行機にとって問題となることがあります。 水滴が飛行機に当たると、突然凍って、飛行機の外側に氷の膜ができることがある。 この氷は、飛行機の外側の空気の動きに影響を与え、速度計などの計器に狂いを生じさせることがあります
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