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氷に塩をいれるとマイナス１０度Ｃくらいまで下がりますが
子供がお茶を早く冷やすのに精氷機の氷の中にペット ボトルを埋めていましたが、上から食塩ふったらもっと 下がって冷たくなると教えてやりました。 実際表面に氷がつくくらい冷えましたが、どうして下が るのか聞かれて返答に困りました。 どんな原理でしたか？
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固体から液体に相変化を起こすには、融解熱が必要になります。(液体から固体の場合は凝固熱を放出) これは、ある決まった配列に並ぶことで安定化した状態である固体を、分子(原子)が自由に(乱雑に)動ける液体にするためのエネルギーにあたります。 通常の融解では、 まわりから熱を受け取る(奪う) → 融解(配列解除) という順序になり、融解が起きている間は温度が一定になります。これが「融点」です。 ところが、氷に塩を加えた場合は、氷を作る水分子の間に、一部溶解していた水に溶けた塩化ナトリウムから発生したイオンが入り込むことで、融点とは関係なく、氷の融解が引き起こされます。 この結果、 融解(配列解除) → まわりから熱を受け取る(奪う) と、通常の融解とは順序が逆になるため、氷の融点よりも低い温度をつくることができるようになります。 ・・・なんですけど、子供にこれを説明するとなると・・・ 「氷が早く溶ける分、速く冷えるのね」といった説明あたりが無難ではないでしょうか。
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塩をかけると凝固点降下によって、塩が接している氷の凝固点が、0℃よりもかなり低い温度まで下がります。 結果的に、その凝固点よりも高い温度の氷の一部が溶けます。 氷が溶ける際には、大量の熱を吸収し、まわりの温度を下げます。 凝固点降下のためにまわりの水は溶けたままですが、温度は０℃以下に下がったままです。 温度が上がってくれば、また別の氷が溶けることによって、温度が下がります。 こうして、塩の作用によって、本来は溶けないよな低い温度で氷が溶けるようになり、その時に吸収される熱によって低温が保持されることになります。 ＊塩を加えたときに氷の一部が溶けるのが観察されるはずです。なお、それが観察されない程度の量の塩では、少なすぎますので、大きな効果は期待できません。
- omen_riderman
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寒剤の秘密 という項目を参考にしてみてください。
- graduate_student
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凝固点降下です．
お礼
わかりやすい説明ありがとうございました。