純水について・・・。

質問

純水を氷点下２５℃で凍らせない方法はありますか？
ただし、純水のままで出来ませんか？

回答No.6

siegmund

物理屋の siegmund です．

stomachman さんの過冷却については，
平凡社の世界大百科の「冷却」の項に
「例えば，1atmの下で，水は約－12℃まで液体でいられる」
という記述があり，岩波の理化学辞典の「過冷却」の項には
「たとえば水は－12℃まで過冷却の状態に保つことができる」
とあります．

その前の平衡状態で加圧の議論ですが，
landres さんは水の相図(横軸Ｔ，縦軸Ｐ)で，液体－固体境界線が
左上がりであるということを見落としておられるようです．
通常の物質は，液体－固体，固体－気体，気体－液体，どの境界線も
右上がりですから，三重点より低い温度で液体はありえません．
ところが，水は極めて特別な性質を持っていて，
液体－固体境界線が左上がりです(これは，氷が水に浮くことと表裏一体のことです)．
したがって，Umada さんの言われるように，圧力下では0℃以下の液体の水が存在します．

高圧をかけると，水の固体(氷)はいろいろな結晶形が現れるようになり，
それらは液体の水より密度が大です．
すなわち，こういう結晶形の氷と液体の水との間の境界線は右上がりです．
つまり，液体－固体境界線は，三重点から左上がりでしばらく行き，
あるところ(～２０００気圧，～－２０℃)で右上がりに転じます．
したがって，－２５℃の液体の水は圧力をかけても無理なようです．

で，結論は，１気圧下の過冷却では無理，
圧力をかけた平衡状態でも無理，
です．
圧力かけて，過冷却は？ --- さあ，困った．
そろそろお手上げです．

なお，水の三重点は 0.01℃，0.006気圧です(landres さんのはミスタイプ？)．