第83回 サイエンスショー「水の科学」：凍らない水
2014年11月1日
今回のスタッフだよりは、現在演示中のサイエンスショー「水の科学」の見どころについて岳川学芸員に話を聞きました。０℃になっても水が凍らないんですか？
水を冷やして０℃になると、ふつうは凍り始めますね。
ところがこの水、マイナス４℃なのに凍っていません！水にはしかけはありません、水道の水(だけ)です。こんな水のことを「過冷却水（かれいきゃくすい）」といいます。「冷えすぎちゃった水」という意味です。
実はこの水、凍るのを忘れてしまっているのです！
そこで、思い出させてあげることにしましょう。思い出させ方にはいくつかの方法がありますが、ちゃんと凍っている氷に出会うと、とてもよく思い出します。氷に向かって過冷却水を注ぐと…、氷の山がみるみる高くなっていきます！
サイエンスショーでは、このときのお客様の驚いた顔と声が、私のとっても嬉しい瞬間です♪
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| マイナス４℃の｢水」 | 注いだ水が氷に！ |
家でもできます！
がんばれば、この実験は家でもできます。
洗ったＰＥＴボトルに水道の水を入れて、フタをして、冷凍庫で冷やす、だけです。
え？ そんなんじゃ凍るって？？
そうですよね。そこで、コツを２つご紹介しましょう。
コツ１．できるだけたくさんのＰＥＴボトルを冷やす。
コツ２．そーっと冷やす。
あとは、何時間くらい冷やすか、ですが、これが案外難しいのです。冷凍庫のパワーのちがいなどによって一概には言えないので、とりあえず5，6時間冷やしてみてください。もしぜんぜん凍っていなかったら、さらにしばらく冷やし続けてみましょう。もし全部凍ってしまっていたら、水入りPETボトルを交換して、次は時間を短めにして再チャレンジ。
10本入れたＰＥＴボトルのうち、8，9本凍っているのに、1,2本凍っていない、というときは、それが過冷却水の可能性があります。そっと取り出して、そっとフタをあけ、氷の上に注いでみましょう！
この実験は、簡単なのですが根気がいります。がんばった人だけが味わえるこの楽しみ、ぜひみなさんもチャレンジしてみてください！
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| 科学館では冷凍庫で毎日25本冷やしています。 また、冷えすぎないようにサーモスタットを使って庫内を-5.5～-3℃にキープしています。 |
どうして凍らない？
水が凍る、これは水分子が規則正しくならんで、水分子の結晶（固体）ができることをいいます。温度が下がると、水分子も元気がなくなって動きが鈍くなり、近くの水分子と寄り添うようになるようなイメージです（水素結合）。ただ、そーっと冷やしたり、温度が低くなりすぎなかった場合などは、大人数で整列することができず、氷になれない＝過冷却水になる、という現象が起こります。
逆に言えば、ふつうの冷凍庫でふつうに氷ができるのは、冷凍庫がマイナス18℃近くあること（とても温度が低い）と、冷蔵庫の振動や霜(氷)が入るなどのきっかけがあることによって、凍りやすい環境があるからと考えられます。
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| 氷の構造(一部)…水色の玉がひとつの水分子(Ｈ2Ｏ) |
最後にひとこと
岳川学芸員
