炭酸風呂はなぜ「冷たい」？

質問

基本的に銭湯が大好きで、その流れでスーパー銭湯も好きです。で、それに関連した質問です。
普通の銭湯にはほとんどありませんが、スーパー銭湯にはときどき「炭酸湯」「炭酸泉」なる浴槽がありますよね。他の浴槽よりも湯温は低めに設定してあることが多いのですが、とても身体が温まって快適です。湯温設定も低めなので長く浸かっていられるという点も、とても良い感じです。たぶん炭酸ガスを強制的に吹き込んでいるらしく、少し入っただけで身体中にサイダーのような気泡が付くのも楽しい。
ですが、いつもその浴槽に入る度に「ひやっ…」とした感触があるのはなぜだろう、と考えて、でも答えが見つかりません。確かに湯温はそれなりに暖かいし、低めに設定してあると言っても水風呂ほど冷たい訳ではありません。でもお湯に浸かっていると、「お湯が温かい」という感覚と同時に、「ひやっ…」とした皮膚感覚があるのです。（たぶん入った方には理解して頂けるかと思います。）言葉にすると矛盾した感覚なのですが、でもどこのスーパー銭湯の「炭酸湯」に入っても感じるので原因は浴中の炭酸ガスだと思います。
あれは、炭酸ガスが皮膚の冷点を刺激するため（生理学的理由）なのでしょうか、それとも炭酸ガスが気泡化する際に気化熱（または逆に液中に溶け込む時の溶解熱？）を奪うといった物理的理由なのでしょうか？
浴槽に入った直後だけでなく、入っている間ずっと「ぽかぽか」と「ひやっ」が続くので、平衡状態（ガス状態のCO2と水溶したCO2の共存状態）でも感じられるのかなぁ…、と考えたりもします。
どなたか理由をご存じないでしょうか。（「ああ、あるある！」という共感のコメントでも構いません。）

回答No.3

nijjin

>「ぽかぽかで暖か～い」と「ひやっ」とが共存する感覚、そのどちらも共存するのが不思議なのです。
人間は熱いと寒いを別々に感じることが出来ます。
お風呂のお湯に浸かって体の一部に氷をあてるとその部分は冷たいと感じます。
ですから、お湯の分子が当っている部分は熱く感じ
炭酸ガスの分子が当っている部分はお湯よりも熱さを感じないので
その部分は温度差で冷たいと感じでしまうのではないでしょうか？
範囲が全身であるため脳（意識）が混乱して不思議な感覚と感じているのかもしれません。

回答No.2

nijjin

もしかしたら密度のせいかも？
水と炭酸ガスでは密度が違います。
サウナだとお湯では絶対に入れないような温度でも入れてしまいますよね？
サウナの中は高温でも湿度が低く空気や空気中の水分（湿度）の密度が水よりも低く実際に肌に接している熱源（分子）が少ないからです。
炭酸ガスの泡が出来た肌の部分はこの状態なのでお湯よりも熱さを感じないから冷たく感じるのではないでしょうか？

サウナに関しては解説しているところがありました。
この原理が肌に出来た炭酸の泡と同じ状態なのだと思います。
第36回 100℃もあるサウナに入って、なぜやけどをしないの？
http://www.gokurakuyu.ne.jp/gokurakuyu/onsen_column/entry_1299/

補足

確かに炭酸ガスの「泡」は液相の水に比べて密度は低いと思います。ですが水中の気泡なのでその中にある気相の水は飽和状態にある、つまり「湿度１００％」だと思うのです。
「気泡」自体が普通の空気ではなく二酸化炭素なので比熱は異なることと思いますが、水中で気泡が身体中にびっしり付着した時（もしかしたら断熱効果があるかな？と思えるような状態）とそれを拭った状態（それでもすぐに気泡が身につきますが）とを比べても、「ぽかぽかで暖か～い」と「ひやっ」とが共存する感覚、そのどちらも共存するのが不思議なのです。

回答No.1

tzd78886

炭酸というのは溶けだしているのが一挙に気体になって出てきた状態です。これは炭酸飲料なども同じなのですが、それまでは圧力などをかけて無理やり液体の中に溶け込ませていたのがそれを開放することによって溶けていることができずに気体になって噴き出すのです。

気体になるときには体積が増えるので、その時周囲の温度を奪います。エアコンなども同じで、冷媒のガスをコンプレッサーで圧力をかけて液体にしているのを気体にすることで周囲の温度を下げているのです。

逆に炭酸を液体に溶け込ませるためには動力を使って圧力をかけなければならないので、熱が大量に発生します。エアコンの室外機が猛烈な熱さになるのと同じです。

補足

もし「冷感」が断熱膨張に伴う吸熱過程だとしたら、気泡発生と同時に湯温も下がるのではないでしょうか。観察していると気泡の発生は入る人の体表面（特に体毛？）で活発に生じているようです。（それ自体は体毛表面のキューティクルなどの微細な凹凸や皮脂などが気泡発生に適しているためでしょう。）断熱膨張が主原因だとしたら、「誰も入っていない浴槽」に比べて「５、６人が入っている状態」では湯温が下がりそうなのですが、湯温表示（←これもあまりアテにはなりませんが）はほとんど変化しないのです。