氷が水に浮くワケ?~水と氷~

科学
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水と氷

水が氷になると浮いてきますよね。

 

昔からの常識として知られている当たり前の現象です。

 

でも実はこの現象、とても不思議なことなのです。

水以外のほとんど物質は、一定の質量の個体の体積が液体よりも小さくなります。

 

そのため、同じ物質であれば液体の中に個体が沈んでいきます。

液体のエタノールの中に入れた個体のエタノール

 

 しかし液体の水が氷になると、分子が決まった方向に結合し、自由に動けず正四面体の結晶になります。

 

氷の結晶構造

この結晶構造はダイヤモンドなどに見られる隙間の多い構造です。

 

下の表のように0℃以下で結晶化が始まり、隙間ができることで密度が小さくなります。

 

水よりも密度が小さいことで、氷が浮かんでしまうのです。

文部科学省より

「でもこの表、4℃だと密度が増えているのですが…。」

 

その通り、それも水の不思議なところで、水は4℃になると一番重くなるのです。

 

まぁ正確には0.999973g/cm3 ですが、ほぼ1g/cm3 と言って良いでしょう。

 

ちなみに死海の水の比重は1.3

式)

死海の塩の量は1Lに300g

1000g(1L)+300g=1300g

1300g/1000g = 1.3=死海の比重

人間の比重は一般的に0.9~1.1なので人間の方が軽いため浮いてしまうのですね。

 

豆知識

個体より液体の密度が大きい物質は、水の他にビスマス、アンチモン、銑鉄くらいです。

ビスマス結晶

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