かまくらって、どうして融けないんでしょう？

質問

題名の通りの質問です。

たまに、テレビなどで、かまくら（鎌倉？カマクラ？）を作っている光景を目にします。
雪を固めて、その中に人が入って遊んだり、暖をとったりするやつです。
北国（秋田県？）では、よく見られる光景なのかもしれませんが、普通、中に人が入って暖かくなれば、雪が融けそうな気がするのですが・・・。
あれって、なぜか、うまく固まったまま、融けませんよね？
あれは、科学的に説明すると、一体何故なんでしょう？
どういう原理でそうなっているのか、理由を知りたいのですが・・・。
どなたかご存知の方、よろしくお願い致します。

回答No.9

ctrpiv · ベストアンサー

こんにちは。
カマクラを見たことがないし考えたことも無かったのですが、水の専門家として水の観点から溶けない理由を考えてみます。

まずカマクラが溶けるかどうか、溶けやすいかどうかは、熱収支をきちんと計算すれば出てくるはずです（計算はとても複雑でしょうが）。おそらくカマクラの中があったかい、しかも溶けにくい理由は：

（１）そもそも気温（外気）が低いこと。
（２）雪（固体の水）から水（液体の水）に変わる時の融解熱
（３）みなさんが言っておられる空気による断熱効果
（４）風をさえぎることによる体感温度の差
（５）その他の風や天気の影響

１について。外気が低いとそれだけで雪は溶けにくいですね。

２について。小学校で水を冷やして氷を作る実験をしたと思いますが、水が０℃になると、どんどん冷やしても水が氷になっていくだけでしばらく０℃の状態が続きますね。雪から水への状態変化はその逆です。どんどんあっためられても、０℃に達するとそれ以上温度が上がる代わりに溶け出します。さて、水は固体→液体→気体と状態変化をするときに大量のエネルギーを消費します。だからカマクラの内部をかなりあっためても、雪は少しずつしか溶けて行かないと思います（少し溶けるだけでも大量のエネルギーが必要なので）。

３について。断熱効果で外が寒くても中はあったかいままになると思います。

４について。風による体感温度は大きいですね（６番さんが言ってられますね）。

５について。カマクラ内部は無風に近いので、内部の空気が混ざりにくい状態にあると思います。空気の移動が少ないと、カマクラ内部のあったかい空気と雪の壁との熱交換が活発にできないので、風がある場合よりも溶け方はかなりゆっくりになるはずです。
また冬の晴れた夜などは、「放射冷却」と言う現象が起こりやすいです。水面や雪面はより効率的にエネルギーを天空に放射するので、カマクラの外の壁がどんどん冷やされて行くはずです。冬の、日中は曇って夜は晴れている日が一番溶けにくいと思います。逆に日中晴れて夜曇っているのが一番溶けやすいと思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。

>水は固体→液体→気体と状態変化をするときに大量の
>エネルギーを消費します
なるほど。沸点、凝固点でそれぞれ壁みたいなものがあるということですね。
あと文脈からみて、「０℃に達するとそれ以上温度が上がる代わりに溶け出します」というのは、「０℃に達するとそれ以上温度が上がらない代わりに溶け出します」という方が正しいような気がするのですが・・・。どうなのでしょう？

それと、水の専門家だということで、ちょっと突っ込んだ質問をさせて頂くのですが、堅くて融けにくいかまくらを作ろうと思ったら、どうやったらいいのでしょう？科学的なコツはあるのでしょうか？
素人考えでは、
１．かまくらの形を作った後に、外壁に水を軽く撒いて、それを自然冷凍して氷壁にする。
２．雪面硬化剤（？）か何かを使って、氷面を固める（かまくらのどの部分に使うといいのか分かりませんが・・・）。

なんて思うのですが、どうなんでしょう？

少し脱線した話ですが、あまりご迷惑でなければ、回答していただけると幸いです。
（勿論、かまくら作りのプロなどの方が書き込んでいただいても結構です）