氷水に食塩を混ぜると温度が下がるのは?


 氷に塩を混ぜると、氷の融点(氷が溶ける温度)が下がります。そうすると、 氷が凍ったままの状態でいるためには、0度ではなく、もっと低い温度にならないといけなくなります。

 そうすると、氷の一部が融けて水になることで熱を奪い、塩水が凍る温度(融点)まで温度が下がるのです。 塩水が凍る温度は、まぜる塩の量によって変わりますが、最大でマイナス21.2度まで下がります。

 氷は、融けるときにまわりの熱を奪い、冷やします。だから、氷水の温度を測ると、 まわりに暖められて氷が溶けていくあいだ、ずっと温度が変わらず0度のままです。 まわりから伝わる熱は、氷がとけていくのに使われて、氷が残っている間は温度が上がらないのです。

 塩を混ぜると、これがもっと低い温度でおきます。マイナス十数度といった状態の氷水ができることになります。

 このとき、氷水を冷やしているのは塩ではありません。よく観察すると、温度が下がるとともに、 氷がどんどん融けて水に変わっているはずです。氷が融けることで、まわりから熱を奪って温度が下がるのです。

 塩は、その氷が急に融けて熱を奪うきっかけをつくっているといえます。


以下、小学生向きに書いた説明

 塩にはものを冷やす力はありません。氷に、ものを冷やす力があります。

 氷に触っていると冷たいですね。そしてどんどん融けていきますね。氷はとけるときに熱を吸収し、 まわりのものを冷やします。塩はこのはたらきを非常に強く、はやくすると考えられます。

 氷に塩を混ぜることで、氷が氷として安定して凍っていられる温度が、0度よりも低くなります。 それで、氷の一部がとけだして水になることで、残りの氷と水の温度を下げるのです。

 氷水の温度を測りながら、塩を混ぜてみましょう。どんどん温度が下がりますが、 その時、氷水の氷と水は、氷がとけて水の方がどんどん増えているはずです。
 もし、塩に冷やす力があるのなら、塩を加えたことで、水が凍って氷になるはずですね。 でも、氷が増えないとすれば、塩が冷やしているのではないことになります。

 ぜひ、たしかめてみてください。


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水と空気の話

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