暑い日に飲み物に氷を入れると、氷は水の中に沈まず、上に浮かびます。
石は水に入れると沈むのに、なぜ氷は浮くのでしょうか。
実はこれには、水の特別な性質が関係しています。
今回は、氷が水に浮く理由を分かりやすく解説します。
普通は固体の方が重い
多くの物質は、液体より固体の方が中身がぎゅっと詰まった状態になります。
例えば
- 鉄 → 溶けた鉄より固体の鉄の方が重い
- ロウ → 溶けたロウより固体のロウの方が重い
そのため普通は、固体になると沈みます。
しかし、水は少し特別な性質を持っています。
水は凍ると軽くなる
水は凍ると体積が大きくなります。
同じ量の水でも、
- 水 → 体積が小さい
- 氷 → 体積が大きい
体積が大きくなるということは、密度が小さくなるということです。
密度が小さい物は水に浮き、密度が大きい物は水に沈みます。
そのため、水よりも密度が小さい氷は水に浮くのです。
なぜ凍ると体積が大きくなるのか
水は凍ると、中の分子が規則正しく並びます。
この並び方は、水の状態のときよりも少しすき間が多い形になります。
そのため、水が氷になると体積が大きくなるのです。
この性質は、水が持つとても珍しい特徴だと言われています。
もし氷が沈んだら大変なことになる
実は、氷が水に浮くことはとても重要なことです。
もし氷が水に沈んでしまうと、冬になると湖や海の水が下から凍っていきます。
すると魚や生き物が生きていけなくなってしまいます。
しかし実際は、氷は水に浮くため、水の表面だけが凍ります。
その氷がふたのような役割をして、水の中の生き物を守っているのです。
つまり、氷が水に浮くおかげで、多くの生き物が生きることができています。
まとめ
氷が水に浮く理由は、水が凍ると体積が大きくなり、密度が小さくなるためです。
・普通は固体の方が重い
・水は凍ると体積が大きくなる
・密度が小さくなるため浮く
水のこの特別な性質のおかげで、湖や海の生き物も生きることができています。
普段何気なく見ている氷にも、こうした面白い科学の仕組みが隠されているのです。
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