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科学の実験・科学のお話

凝固点降下のお話

今回は凝固点降下(ぎょうこてんこうか)という現象のお話です。

皆さんご存じの通り、水は0℃で凍ります。

では、見た目は水とそっくりな、砂糖水や食塩水も0℃で凍るのでしょうか?

実は、砂糖水や食塩水を冷やしていっても、0℃では凍りません。

例えば、食塩水を使って実験してみましょう。

まず、コップに水を入れ、食塩をこれ以上溶けなくなるまで入れます。

(こうしてできた食塩水を、飽和食塩水(ほうわしょくえんすい)と呼びます)

できた飽和食塩水を、冷凍庫に入れて冷やします。

数時間後、冷やした飽和食塩水がまだ液体であることを確認し、

温度計で温度を計ってみましょう。

結果は、-10℃以下になっているはずです。 このように、液体に、別の物質が入って、凍り始める温度(凝固点といいます) が下がってしまうことを凝固点降下といいます。

なぜこのようなことが起こるのでしょうか?

食塩水を例にして、説明してみましょう。

水が凍るとき、水分子同士がお互いにくっつきます。

ところが、水に食塩を入れてしまうと、

ナトリウムイオンと塩化物イオンという粒子がじゃまをして、

水分子がくっつきにくくなってしまいます。

そのため、食塩水は0℃以下でも凍らないということが起きてしまったのです。

さて、こうしてできた0℃以下の液体を、そのまま冷凍庫に保管しておくと、

飲み物をすばやく冷やしたい時に役に立ちます。

冷凍庫から取り出したこの液体に飲み物をつけてみましょう。

なんと冷凍庫に入れて冷やすよりも早く冷えてしまいます!!

実はこれには、「熱伝導率」というものが関係しています。

液体は、気体よりも「熱伝導率」が大きく、

同じ温度ならば、気体よりも液体の方が早く熱が伝わるという性質があります。

そのため、液体で冷やすと、同じ温度の気体で冷やすよりも早く冷えることになるのです。

ここで、冷凍庫のしくみを見てみましょう。

冷凍庫は、まず中の空気を冷やし、

次に、その冷えた空気が飲み物などを冷やすというしくみになっています。

つまり、冷凍庫で飲み物を冷やしているのは、空気という気体なのです。

一方、0℃以下の食塩水に入れたときに、飲み物を冷やしているのは、液体です。

そのため、冷凍庫より0℃以下の食塩水で冷やした方が早く冷えるのです。

暑い夏にピッタリの実験ですね。 ぜひ、皆さんもやってみてください。

(このお話は、2011年6月にCAST@NETで配信されました)

 

 


 

Last up date: 2014.10.2   サイトマップ  このサイトについて  CASTってなに?どこで会えるの?どんなことをしてるの?科学の実験・お話お問い合わせ

 

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