氷を水と食塩水に溶かすとき・・・

質問

今、化学で「水と食塩水が同じ量あるとき、同じ大きさの
氷を入れたら、水に入れた氷のほうが早く溶ける」
というものをやっています。
しかし、なぜ水の方が早く溶けるのかが全く分かりません。
どなたか教えて下さい！
また、その理由をどういう実験をすれば証明できるか
教えてくれますと、とても助かります。
どなたか、本当に困っているのでお願いします!!!!!

回答No.7

tairou · ベストアンサー

再々度＃１です。友人に尋ねていたところ次の
資料が送られて来たのでお知らせします。
要するに以降は友人の解説です
貴方の投稿も　これが　元かも知れませんね？

ここに岡山大学 学務部 入試課が出した実験結果があります
　小論文の問題例（氷の性質〔化学系〕）
氷を濃い食塩水に浮かべたときと蒸留水に浮かべたときでは、どちらがはや く融けるかに興味をもった。

氷をビーカーに入れ、実験を行ったところ、蒸留水に浮かべた方がはやく融けた。
その理由を調べるため、様々な条件下で実験を行い、次の結果を得た。
［実験とその結果］
1 氷をポリエチレンの袋に入れ、食塩水と蒸留水に浮かべた。
結果：食塩水と蒸留水で氷の融ける速度に、ほとんど差はなかった。
2 ビーカー底部の温度を測定した。結果：蒸留水を入れたビーカーの方 が低かった。
3 ビーカー上部の温度を測定した。結果：食塩水を入れたビーカーの方が低かった。
4 液をかき混ぜながら融ける様子を観察した。
結果：食塩水と蒸留水で、氷はほとんど同じ速度で融け、融け終った時の液の
温度には、ほとんど差はな かった。

要するに比重の違う蒸留水と食塩水は混ざりにくいと言うこと
氷が解け始めると蒸留水にはすぐ　混ざり合い　冷たい水は下に行きます　
食塩水と氷が解けた水は混ざり合わないのでビーカーの上に残ります
だから温度測定した時　蒸留水のビーカーの上の方が　温度が高くなり
氷が解けるのが　早いと言う事です

簡単な実験は　試験管に　蒸留水と食塩水を入れて
少しインクでもたらし　色を付けます
そこに氷を入れて解けるのを待つと
蒸留水の方はきれいに混ざりますが
食塩水の方は氷が解けた部分は透明になっています
実験4で混ぜながら様子を確認すれば　両方とも温度が 同じなので　同じ速度で　氷が解けるという事です

お礼

本当に詳しく説明いただき、ありがとうございました。
実際にその実験もやってみて、よい結果が出て、
また、レポートも上手くかけました。
本当にありがとうございました。

回答No.6

noname#62864

No.4です。
どういう実験をすれば良いかと言うことを書いていませんでしたね。

一つの方法として、水面と容器の底の部分の温度を測ってみるのも良いかもしれません。食塩水で表面付近が冷たくなり、真水で底の方が冷たくなっていれば、かなり有力な根拠になると思います。

また、かき混ぜながら実験をするという手もあると思います。両者とも同程度の時間で溶けることがわかれば、先の仮説の証明とまでは言いませんが、指示している結果ということになると思います。

お礼

親切に本当にありがとうございます。
たしかに、水面と底の温度を測ってみるのであれば
そこまで難しい実験でもなく、やりやすいです。
その実験をやってみようかと思っております。
本当にご親切にありがとうございました。

回答No.5

tairou

＃１です。皆さんの回答を見ていたら自信がなくなりました。「化学」でと書かれていますが教科書に出題
されていたのでしょうか？教科書ならそのどの部分に
でていたのでしょうか？私は「物理」の密度、比熱、
熱伝導のいずれかのような気がするのですが？
差し支えなければ教科書名（書名、発行所）を
教えていただけますか？　よろしく

お礼

授業は化学なのですが、
わたしの授業にゎ教科書をつかわず、
またこの時は、自分で実験をプランニングするという題目だったので
どのセクションかわかりません・・・
真剣に答えていただき、本当に感謝しています。
ありがとうございます。

回答No.4

noname#62864

これは密度の問題でしょうね。食塩水よりも真水の方が密度が小さい為に、氷が溶けて生じた水は、食塩水の場合には、表面付近に留まります。そのために、食塩水の部分とは混ざりにくく、熱も逃げにくくなります。

それに対して、真水の場合には、氷が溶けて生じた水は、冷たくて密度が高い為に、下に沈んでしまいます。結果的に氷が溶けて生じた冷水は、上部に留まることができません。したがって、下の方から冷えていくことになり、熱も逃げやすくなります。すなわち、熱が逃げやすい分だけ、氷の周辺部との温度差が大きくなり、氷は溶けやすくなると考えられます。

ただし、上記のことが成り立つのは、水温がある程度高く（水の密度が最高になるのは４℃なので、それよりも高い温度でなければ違いが現れにくいと思います）、食塩水の濃度もある程度以上でなければならないでしょう。

お礼

細かく、しかもわかりやすい説明を本当にありがとうございます。

回答No.3

u6hy

これ、わかりません。
　考え付く限りの要因を挙げてみると…
１）比熱が違う
ただ、これが原因なら比熱の大きい塩水の方が早く溶けると思われるので却下。
２）凝固点の違い
凝固点効果により塩水の方が凝固点が低いので、つまり氷の周りにより低温の液体が存在しうると言うことになりますが、これはどっちに働くんでしょうか…。
３）濃度の偏り
塩水中で氷が溶ければ、当然その付近は塩の濃度が低くなるので、濃度勾配ができます。これを解消するためによけいにエネルギーが要るのか、それともむしろ拡散が早まったりするのか…。これもどっちに効いてるのかよくわかりません。
４）ミクロな視点
氷と水の界面では、氷から水になって飛び出していく分子もあれば、水中から氷にくっついてしまう分子もあるはずで、そうすると塩水の方が後者の分子の数が減るから早く溶けそうなので、逆だから却下？

回答になってなくて申し訳ないです。

お礼

いえ、とても参考になります！
私ゎ一つも思いつかなかったです・・・
その一つ一つについて、調べようと思います。
丁寧に答えていただき、ありがとうございました。

回答No.2

tarou000

水に入れた時の氷の周りの水の温度と、
塩水に入れた時の氷の周りの塩水の温度の違いが原因じゃないかなあと思います。

水は０℃まで下がるけど、塩水はもうちょっと低くなるからじゃないかなあ？

お礼

私も、最初そう思いました！
そして、塩を入れたものと入れていないものの
温度を測ったのですが、何も変化はありませんでした・・・
塩水のほうが凝固点が低いらしいです！

回答No.1

tairou

６５歳が真剣に考えました。「これもありかなー」と
いう結論・・・水と食塩水は比重が違いますね。
そこに氷を入れると水と食塩水では氷に接する面積が
水のほうが大きくなります。ここで水、食塩水の温度が空気より高ければ水、食塩水に接している氷が溶けますが接触面積の大きい水の方が早く溶けそうですね。この説明が理解できれば実験はできますよね。
但し容器、氷の形状や水流、空気の流れが同一に
なるように考慮が必要です。

お礼

再度、親切にご回答していただき、本当にありがとうございます。