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水が凍るというのは、液体状態から固体状態に変わるということです。 水の場合は、普通に氷になると、結晶になります。固体の結晶というのは、水の分子が、互いに規則正しく並んでいて、その位置を動かない状態です（自由に動くと、流れ出すことになるので、これだと液体状態です）。 水も温度があると、分子は振動しているのですが、流れていない限り、分子は一定の場所にあります。結晶化して行く過程で、元の水の分子が、振動を少々していても、決まった位置にある方が、簡単に、結晶の分子に並べることができます。 ところが、水が流れていると、この分子を使って結晶を、と考えていると（別に水や氷が考える訳ではありませんが）、その分子が離れて遠いところに行ってしまうと、結晶ができないのです。それでも手近の分子を使って結晶して行くのですが、止まっている水に較べ、手間がかかり、時間がかかるのです。 もう一つの理由は、流れている水は、運動エネルギーを持っています。止まっている水はこの運動エネルギーがありません。動いている水を凍らすには、ある場所で止めないと行けないので、この運動エネルギーを奪う必要があります。運動エネルギーは、エネルギーとしては熱エネルギーと同じですから、よりたくさん熱を奪い、つまり冷やし、運動エネルギー相当のエネルギーを奪うと、やっと、静止した水を凍らせるのと同じ条件になるのです。 運動エネルギーを奪うのに手間取るので、流れている水は、なかなか凍らないのです。 過冷却というのは、本来氷の結晶ができているはずで、実際、ほぼ結晶になっているのですが、わずかな所で、結晶構造が完全でないので、液体に見えるのですが、何か刺激を与えると、たちまち、結晶構造が完成し、氷になってしまう、この曖昧な状態のことです。
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- nozomi500
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川の水が池の水のように凍らない、という意味だとして。 池の水は、放射冷却で表面から冷えていくのですが、一番先に冷えるのは地面と接している岸辺です。池の底はまだ冷えていないのに、表面は凍っていくことになります。（ちなみに、４℃の水が一番重いので、底に４℃の水がしずんでいることになる） 川の場合は、動きながら冷えた部分と冷えてない部分が混ざるので、川岸は凍りにくくなります。 ただ、川が長いと、河口までに凍りつきます。ロシアの川など、全面凍結します。 逆に、「過冷却」現象といって、冷蔵庫の水が０℃以下になっても「静止」していれば凍らないのが、チョッと衝撃を与えてやると凍っていくこともあります。
お礼
ありがとうございました。 大変参考になりました。 また何かわからないことがありましたら、書きたいと思いますのでそのときもよろしくお願いします。