水と氷

質問

コップに水と氷を入れておきます。
その時の水位の変化ですが、氷が溶けても変化ないと思うのですが、増えることもあるのでしょうか?

回答No.12

nozomi500

氷の中の空気が「１気圧」で閉じ込められているならば、変化ありません。

これがかなりの量を圧縮したものであれば、同じ量の氷でも、圧縮空気を閉じ込められた氷のほうが体積が小さい。
融けてしまえばどちらも同じ体積にになりますから、違いがでてくることになります。

温暖化による界面上昇ですが、じつは温暖化による「海水自体の膨張」の影響が大きいです。
厳密にいえば、氷がとけてそれまで０℃だったのが４℃まで上昇する間は液面が下がるはずです。
（このへんの体積変化はたいしたことはないですから、基本はアルキメデスの原理どおり、変化なしが正しいでしょう）

回答No.11

3barukann

ご質問の件は、#9の方が仰る通りまずアルキメデスの原理を理解していることが重要です。
これまでの回答の中で、アルキメデスの原理を踏まえた上でされていると思われるのは#5,8,9,10です。

blacklabelさんの#1,2,3,4,6,7と#5,8,9,10に対する「回答に対するお礼」を見ると
どうもアルキメデスの原理の理解が不十分なように思えます。

とりあえずアルキメデスの原理を完全に理解されることをお薦めします。

回答No.10

noname#245967

氷の体積が増えるのは空気のせいではありません。
H2O分子が、氷より水のほうが密に詰まっているからです。詳しく知りたければ参考書を見てください。必ず書かれています。
従って、氷のほうが密度が小さいので水に浮くことになります。これまた、空気とは関係ありません。空気を全く含まない氷でも水に浮きます。

お礼

それは充分理解してますよ。
現実では、空気も入ることで、より体積が大きくなっていると言うのも事実ではないと言うことだけです。

回答No.9

noname#245967

水位の変化が無いのは、No8の方が述べられている通りです。理論的にはNo6にあるようなことなのですが、適当な計算をしたため、答えが違っています。氷から水への体積減少分と、水面から出ている氷の体積が等しくなるのはアルキメデスの原理から導かれます。
http://homepage1.nifty.com/tadahiko/ZOKI/ZOKI-072.HTML

＞水を凍らせると体積が増えるのは、水中に説けた空気が中で隔離されるからです
どんな人からこのようなでたらめを吹き込まれたのでしょうか？氷中の白いものが空気なのは合っていますが。

お礼

氷の体積は、気泡も含むから大きくなるとのことを言われたのだと思います。それがないと水から浮かぶ部分も殆どないはずでしょうし。

水は、身近な割には面白い性質色々ありますね。

回答No.8

ranx

ひねくれた条件を考えなければ、
一般的な答えとしては、水面下の氷の体積分の水の重量と
水面上に出ている分も含めた氷全体の重量とが同じで
つり合った状態で浮いていますので、氷が解けたとしても
水位の変化は無いはずです。
なお、温暖化の影響で海水面が上がると言われているのは、
南極大陸等、陸上の氷が解けるためです。

回答No.7

dejiji-

普通の状態ではまず分からないでしょうね。（そこまでの体積の変化は大きくないでしょうから。）
水の密度は摂氏４℃のときが最大で、その前後は４℃の密度より小さくなりますから。温度がどのようになるのか。これから考えると、氷が溶け水温が４度までは体積が減っていく。４℃で体積が最小になり、その後又体積が増え始める。（コップの中の温度が均等な場合で、そのままにしておけば温度が上と下で違いが出るので体積変化についての回答は難しいでしょうね。）
水（氷）は唯一（たしか）温度低下すると体積が増加するという性質を持った物質です。
日本酒（アルコール）を燗したときは。体積が増え入れ方によればこぼれてしまう。体積変化が大きければ目で見て分かりますが、小さいと分からないと思います。（変化がないように見える。）

お礼

はい、変化は非常に小さいようです。
家での実験では判別不能でした。

回答No.6

hironyan777

あくまで素人の意見ですが・・・

まず、水は氷になる際、体積は約９％増えます。

そして、比重は水の状態を１とすると氷は約0.92になります。

つまり、氷の方が水より比重が小さいので、水に氷を浮かべると、氷の体積の約８％分（1-0.92＝0.08）だけ水面より上に出るはずです。

その氷が全て溶けたとすると氷の体積は９％少なくなりますが、溶ける前に氷の体積の８％分水面より上にあったので、氷の体積の１％分だけ溶ける前より水位が下がるはずです。

お礼

その計算式まで習った記憶がないのですが、感覚的には理解できます。
数値で求められると説得性高いですね。

回答No.5

mmmnyu

習った通り理論的には変化が無いです。

増えることがあるとすれば、湿度が高い場合コップの周りに水滴がつきますよね、それと同じように水面と浮かんだ氷の周りにも空気中の水分が着いてしまいます。

実験で水位が増えたのでしょうか？その時の湿度はどうでしたか？

お礼

水滴は、結露ですよね。
氷に結露するのか疑問ですが、そこまでこだわらなくてもよいかなと思います。
そこまで考えるなら、コップの水が蒸発することも考慮する必要がありますね。

実験では、水位の変化は目視では変化なかったです。
湿度は、50%位だと思います。

回答No.4

takechi

水から頭を出した分は増えるでしょう。
水を凍らせると体積が増えるのは、水中に説けた空気が中で隔離されるからです。冷蔵庫で作った氷は中が白いですよね。あれが空気です。
で、氷が溶けたら空気はまた水中に溶けるか逃げるので水の体積は増えません。

ちなみに温暖化などで氷が溶けて水位が上昇するというのは、
南極大陸の氷が溶けるからであり
北極の氷は水中に浮いているのであまり関係がありません。

回答No.3

oneball

素人意見ですいませんが・・・

地球がもっと温暖化していけば水位が上がり洪水になる・・・と環境問題で言われてますよね？

なので、氷が溶ければ水位が増えるのでは？

お礼

それは、水に浮かんでいる氷でなくて、地表に出ている氷の部分が溶けるから増えるのでは。
海水は、浮力が大きいから大きな体積でも浮かべられると思いますが、水ならどうなのかなと。