2013年05月26日

氷はなんで水に浮くの?



5月25日 朝日新聞 be(土曜日版) DO科学 の記事からです。

水は氷になる時に体積が9〜10%も大きくなる。
その理由は水分子の形にある。
水は一つの酸素原子に二つの水素原子がくっついてできている。
水分子は温度が0度になると動きを止め、近くの分子同士強く結合して凍り始める。
けれど、水分子は曲がった形をしているので、隙間が多い形でしか固まれない。
逆に液体の水でいるときは、比較的自由に動けるので、氷よりも分子がギュッと詰まっていられる。
だから同じ体積で考えると、氷のほうが水より軽くなるので、氷が水に浮くというわけだ。
北極の海に浮かぶ氷山もこの原理だ。

水が凍る時に体積が膨張する力はすごく強い。
世界一深いマリアナ海溝の底(1000気圧)よりも高い圧力になる。
岩にしみ込んだ水が凍って岩石を少しずつ壊してしまって、風化の原因にもなる。

ほかの液体も凍ると軽くなって浮く?
試しに食用油を凍らせて固体の脂を作って、液体の油に入れると沈む。
多くの物質は固体になると、液体の時より体積が少し減る。
水のように軽くなる物質は珍しい。
水のほかには、半導体に使われるケイ素やゲルマニウムくらいだ。

中には、水に沈む水もある。
数千〜数万気圧という大きな圧力をかけて氷を作ると、分子同士の結合がゆがんだり重なったりして、ギュッと詰まった氷ができる。
いろいろな温度や圧力で試して、ふつうと違う水が、今では10種類以上発見されている。
その中で一番重い氷は重さが普通の氷の2倍以上。計算上は沈むくらい重い。

もし、氷が沈む性質であれば、池や湖の水は、冬に凍ったそばからそこに沈んでいってしまうので、
どんどん氷が底にたまり、池全体が凍ってしまう。
そうなると、魚など生き物が冬を越せず、生きられなくなってしまう。

水と氷の不思議な性質のおかげで私たち人間や、地球上の生き物いろいろな恩恵を受けている。

氷に関するサイト

ニチレイフーズ「氷の実験室」



posted by バスター at 07:55| Comment(0) | 「水」の科学 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
この記事へのコメント
コメントを書く
お名前:

メールアドレス:

ホームページアドレス:

コメント:

×

この広告は1年以上新しい記事の投稿がないブログに表示されております。