私たちの生活に欠かせない水。
実は私たちが思っている以上に特別な性質があることをご存知でしょうか？

人間以外にも、地球上の生命の維持に必要不可欠な水ですが、その特性や働きは他のどの物質とも異なります。

まだまだ知られざる不思議がたくさん隠されている水について、今回は、その驚くべき性質を見ていきます。

 

水にだけ存在する特別な性質とは？

“物体は熱を帯びると体積が増え、冷却されると体積が減少する。”

これは分子の運動が熱によって活発化し、分子同士の隙間が広がるからです。

 

ビンの蓋が開かないとき、温めて開きやすくした経験はありませんか？

これは蓋の体積が熱で増えることにより、隙間ができるからです。
逆に、冷却すると分子の運動が減少してしまうため、結果としてビンと蓋の間の隙間が狭まってしまい、開けにくくなるのです。

しかし、水だけはその一般的な法則を覆します。

水は冷やすと氷になり、体積が増えます。北国で水道管が凍結し破裂してしまうのは、この理由からです。
液体の水は分子同士の隙間が狭く体積も小さいのに対し、氷になると分子同士の隙間が広がり体積が増える…

氷になると体積が増えるという現象は、水だけに存在する特別な性質なのです。

 

水とお湯を同時に冷やすどっちが先に凍る？

そもそも温度は、熱エネルギーの量によって決まります。

物質を温めるという行為は、熱エネルギーを取り入れることを意味します。
逆に、物質を冷やすという行為は、熱エネルギーを放出することを意味します。

水とお湯を比較すると、お湯の方が多くの熱エネルギーを持っているのは、皆さんも想像できますよね。

 

 

?ムペンバ効果

一般的に考えると、水とお湯を同時に冷凍庫に入れた場合、熱エネルギーが少ない水が先に凍ると思われます。しかし、驚いたことに、実際にはお湯の方が先に凍るのです。

この現象は「ムペンバ効果」と呼ばれ、1963年にタンザニアの学生が発見したものです。実際にはもっと早い時期に発見されていた節もありますが、テレビで放送され、広く知られるようになったのはこの時期からです。

ムペンバ効果については、いくつかの仮説がありますが、まだはっきりとした科学的な解明はなされていません。
水が如何に不思議な物体か…皆さんも少しずつ興味を持っていただけたのではないでしょうか？

 

過冷却状態とは？

さらに、面白い現象があります。

過冷却状態といって、水が通常なら固体へと変化するはずの0℃を下回っても、一部の条件下では液体のまま存在し続ける現象を指します。

その条件となるのが、水以外の不純物がない純水や均一に冷やされた水に限定されます。

水が氷に変化するためには、水以外の不純物や一定のエネルギーが必要となるので、結果、0℃を下回っても液体のまま存在し続けるということです。

皆さんも、水が一瞬で氷になる自由研究など、聞いたことはありませんか？
わずかな衝撃や氷のカケラを加えるだけで、水が瞬時に氷へと変化する手品のような現象は、簡単でありながら、子どもの興味も引くことができるのではないでしょうか。

この過冷却現象を利用した様々な研究や応用技術も存在するため、科学技術の進歩にも大きく寄与しているということが分かります。

 

まとめ　身近でありながら謎の多い物質

 

本記事を通じて、水の驚きの性質や現象について学び、水に対する理解を深めることができたでしょうか。

水とは何か、その本質を理解することで、私たちの生活はより豊かなものになると思いますし、水を扱うトヨタビルサービスでは、こういった情報を積極的に発信していきたいと考えています！