氷に塩をかけると温度が下がるってホント?疑問を解決!!




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みなさんは嚢(ひょうのう)とか枕とかご存知でしょうか?

昔は熱を出したら、頭の下に枕、おでこの上に嚢(ひょうのう)を載せて寝ていたんですね。

その時に両方を入れるのですが、ひとつまみのを入れるよう母に言われていました。

温度が下がるからという理由でしたが、へぇ~と思いながら、言われるままひとつまみのを入れていました。

なぜ温度が下がるのかは理科の時間に任せられましたけど。

ああ懐かしい光景が脳裏によぎりました。

そんなこともありましたねぇ。

今はおデコシートとかジェル枕みたいなもっと化学的な物になりましたけど・・・・。

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なぜ塩をかけると冷えるのか?

よく引き合いに出される手作りアイスクリームに塩と氷の例。

アイスクリームを作る場合は塩を混ぜた氷水のボウルの上にアルミ製のボウルを載せ、生クリーム・牛乳・砂糖・卵・バニラエッセンスを入れます。

そして、ボウルを回転させながら混ぜていくと下の方から固まってきてアイスクリームが出来ます。

Close-Up Of Spoon In Ice Cream

Close-Up Of Spoon In Ice Cream

理科の実験でやってみましたが、本当に氷に塩を入れると0度以下になりました。

氷水に塩を入れないとアイスクリームは固まりません不思議ですね。

夏にかき氷を食べる時にいたずらをして、少し塩を振ったかき氷を食べさせると、あまりの冷たさに驚いていました。

氷が溶ける仕組みは

暖かい場所に氷を置くと溶けていくのですが、その時周囲がひんやりしますよね?それはなぜなんでしょう。

氷が水になる時には周囲の熱エネルギーを吸収してそのエネルギーで固体として縛られていた鎖を切っていくのです。

氷というのは水分子が緊密に結び合っているので身動きが取れない。

だから氷=固体になっているんですね。

その鎖を切るためのエネルギーが必要なんです。

この鎖を解き放つために必要なエネルギーのことを融解熱といいます。

そうやって鎖をどんどん切っていくことで、水分子同士のつながりは緩やかになって自由度が高い液体になることが出来ます。

物質は固体や液体更に気体へと変化をしていく時に、その変化を引き起こすエネルギーを必要とします。

このことを更に詳しく書いてみます。

水の分子は水素原子(H)2つと酸素原子(O)が1つが結合して出来ています。

水分子が沢山結びつくことで、水という液体が出来ます。

そのつながり方ですが、水分子の場合は酸素原子がマイナスの電荷、水素側がプラスの電荷を持つことで、磁石が引き合うような形で結合しています。

これを水素結合といいますが、そうやって水分子の集合(水クラスター)が形成されます。

常温の水では、5~6個から十数個の分子でクラスタが作られています。

そしてクラスタ同士が緩く動いているんです。

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しかし、水が0.00度以下(1気圧で)になると、クラスタが運動するための熱エネルギーが供給されませんので、水分子は動きを止めて互いに結合して氷になります。

逆に周りが暖かくなりますと、エネルギーが与えられますので、水分子の運動が始まって、緩く動き始めます。

つまりは氷が溶けていきます。

その時雨後着始める時にエネルギーが要りますので、外部からどんどんエネルギーを取り込んでいきます。

それで周囲が冷えるのです。

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塩をふりかけたら温度が下がる理由

氷に塩をかけると溶けていた水に塩が溶けますよね。

この、溶けるという変化にもエネルギーが要ります。

塩が水に溶けるというのは、具体的には塩を構成している塩素とナトリウムが分解されるということです。

そして、水中で塩素がマイナスの電気を帯び、ナトリウムがプラスの電気を帯びてイオン化してその周囲に水分子を引き寄せますが、その過程で熱エネルギーを奪っていきますので、周囲の温度が下がります。

塩が水に溶ける時に周囲から奪う熱のことを溶解熱といいます。

氷が溶けるときにも温度が下がる、塩が溶けるときにも温度が下がる、この相乗効果があって、温度が下がっていくのです。

水は0度で凍るわけですが、塩水を凍らせるには、溶けてしまった塩素やナトリウムのイオンを水から離さなければなりません。

水を凍らせるのに必要なエネルギーとともに、そのためのエネルギーも大量に外から得られなければ凍らないのです。

ですから塩水は0度では凍らないのです。

これを凝固点降下と言います。

なぜ塩をふりかけると氷水の温度が下がるのに早く溶けるのか?

水には0度になると、その温度を溶けきるまで保つという性質があります。

つまり水になったり氷になったりということを繰り返しながら、ゆっくりと溶けていくのですが、塩水が入ることによって、氷になることを邪魔されますので、溶けていったん水になったものは氷に戻ることが出来ません。

そのため、結果としては溶けるスピードも早まるということなのです。

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