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相の変化？日常の疑問
空に浮かぶ雲は 実際には水蒸気ではなく 過冷却状態の水であるということを 最近聞きました 実験的に過冷却状態の水を作り出すと 氷点下でも状態としては水のように 液体のような状態ですが 衝撃を与えてやると 一瞬で過冷却状態が崩れて 凝固する映像を見ました これは衝撃＝フォノン？による 相の変化なのでしょうか あと、これに似たような状況で コーラなどの炭酸水がありますが 冷やした状態だと 液体に炭酸ガスが溶け込んでいますが 衝撃を与えると 一瞬で炭酸ガスが湧き上がってきます この状況についても同様なのでしょうか? 文型出身なので あまり数式が出ると理解できないので 文字でご説明してもらえると ありがたいです お願いします
- niconicoP
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- 物理学
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知っている範囲で・・・ 過冷却の水の前に水が氷になる現象を蛇足になりますが解説します。 まず水は水の分子が水の体積の中という範囲のなかでは自由に動いています。 そして氷はある固定された位置に水の分子が留まっています。 （厳密にはその位置を中心にして若干動き回っています） 水から氷になる際整然とそれまで動き回っていた分子が固定された位置にぴたっと止まるわけではなく、既に氷になった水分子（変な表現ですが・・）にぐいっと引き止められるようなイメージです。 引き止められた訳ですから今まで持っていた運動エネルギーを放出しないと止まれません。 このエネルギーを潜熱と言います。 ここで過冷却に話を戻します。 過冷却状態の水は全ての水分子が潜熱さえ出せば氷になれる状態なのですが、お互いに潜熱を受け取るとも与えるともつかないため水のままの状態でいます。 そこへ衝撃（衝撃でなくても小さなごみを入れても構いません）が加わると全体のバランスが崩れある水分子は潜熱を出し、ある水分子はその潜熱を受け取ります。 こうして潜熱を放出できた水は氷へと変化します。 過冷却を例えるとお互いに「自分が座ろうか譲ろうか」と悩んでいる人というところかも知れません。 そして外部からの衝撃で片方の人が席に近くなったりするとその人が座るというのが”一瞬で氷になる”現象と言えるかも知れません。 あと炭酸の件も似たような現象で相転移です。
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- wild_sheep
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水蒸気は無色透明ですので、白く見える雲は水蒸気ではありません。 水滴、または氷の粒で出来ています。
お礼
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