過冷却水が凍るときの、氷の量を計算してみましょう。 水の比熱は 4. 2 J/(g℃) (J=ジュール)ですので、1 g の過冷却水が 1℃上昇するとき、4. 2 J の熱を必要とします。 仮にマイナス 2℃、100 g(約 100 cc)の過冷却水が0℃まで上昇するには 8. 4×100 = 840 J の熱量を必要とします。 この熱はどこから来るかというと、自らが氷になるときに出す熱(潜熱といいます)から得ることになります。 水が氷になるとき 334 J/g の潜熱を出す ので、先ほどの 840 J 分の潜熱は、840(J)÷334(J/g) = 2. 5(g) より、 100 g の過冷却水のうち 2. 5 g が氷に変わると、0℃の氷 2. 5 g と 97.
0℃になっても凍らない水の不思議 水の凝固点は0℃ですが実は0℃になったら必ず凍るというわけではありません。水をゆっくり静かに冷やしていくと、凍らないまま温度が低くなります。この状態を過冷却と呼びます(※)。過冷却状態になった水は、核になるもの(氷のかけらなど)を入れたり衝撃を与えたりすると、その部分から一気に凍っていきます。これは自然の中でも起こっている現象です。上空の雲の中では細かい水滴が冷やされて過冷却状態になっていて、空気中のチリなどが核となって雪の結晶が育っていきます。また、過冷却の霧の粒が木の枝にぶつかって凍りつくと、樹氷ができます。 過冷却を完全にコントロールすることはできませんが、うまく過冷却状態をつくり出せると、普段は見られない「水が凍っていく瞬間」が見られます。家庭でも過冷却状態をつくり出しやすい実験方法を3つ紹介しますので、ぜひチャレンジしてみてください。 ※さらに詳しく知りたい方はこちら↓へ。 ● 日本冷凍空調学会「最近気になる用語」 実験6-2 水が凍る瞬間を見てみよう <方法1>まずは、この方法でチャレンジ! 氷を入れるバットなど(平らで深さのある容器) 氷、塩 アルミカップ(お弁当のおかずなどの入れ物)3~5個 温度計 1. 氷をバットに入れ、氷の重さの1/3くらいの量の塩を振りかけて混ぜます。バットの中に温度計を入れ、温度を測ります。 2. 保冷効果の研究｜実験｜夏休み！自由研究プロジェクト｜学研キッズネット. 1のバットの中はどんどん温度が下がっていくので、少しずつ水を入れて、 -7~-9℃くらいになるように調節します。 3. アルミカップに同じ量ずつ水を入れ、バットの氷の上に並べます。触ったり揺らしたりせずに静かに冷やしていきます。 4. アルミカップの水のうち、どれか一つが凍り始めたら、他のカップの水は過冷却状態になっている可能性大。小さい氷のかけらを、入れてみましょう。 <方法2>少し大きな規模で、氷の成長が見られます 氷を入れるボウルなどの容器 試験管など透明容器 1. 氷をボウルに7分目くらいの高さまで入れ、氷の重さの1/3くらいの量の塩を振りかけて混ぜます。ボウルの中に温度計を入れ、温度を測ります。 2. 1のボウルの中はどんどん温度が下がっていくので、少しずつ水を入れて、-7℃~-9℃くらいになるように調節します。 3. 2のボウルの中に、水を入れた透明容器を入れます。入れたら、触ったり揺らしたりせずに静かに冷やしていきます。 4.
実は、身近なところにも過冷却水を見ることができます。 一番目にすることが多いのは 雲 ではないでしょうか。高積雲、高層雲、積雲あたりはかなりの部分が過冷却水滴でできています。 冬季には地表においても過冷却水を見ることができます。気象現象としては、気温が氷点下の時に発生した霧があります。 過冷却水でできた霧は木の枝などにぶつかると凍結して 霧氷や樹氷 などを作り出します(写真9、10)。 また、夜露が凍結せずに過冷却することもあります(写真11)。 氷点下となった日、外に出て自然が作った過冷却水を探してみませんか?
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氷は、とけるときまわりの温度を下げています。氷を水に入れると水の温度が下がりますが、これは、氷がとけるときに、まわりの温度を下げるという性質があるからです。 ふつう、氷は少しずつとけて、まわりの温度も少しずつ下げていきます。もし、一度に氷がとけると、氷はまわりの温度を急激(きゅうげき)に下げてしまうはずなのですが、氷はゆっくりとける性質をもっているため、ちょうどいつも0度が続くようなペースでだんだんととけていくのです。 このことは、氷水がとけていくときに温度をはかりながら実験をしてみるとよくわかります。氷水は、氷がとけはじめてから全部とけてしまうまでのあいだ、ずっと0度の状態(じょうたい)なのです。 ところが、そこに塩をまぜると、氷がとけるスピードがどんどん速くなります。塩には氷がとけるスピードを速くするという性質があるのです。氷はまわりの温度をどんどん下げてしまいますから、温度は0度よりも下がってしまうのです。
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双星の陰陽師 46話 Part 1/2 - YouTube