零下40度におけるお湯の蒸発

赤祖父俊一著「北極圏のサイエンス」につぎの写真説明があります。
「零下40度では、100度の熱湯をコップから空に撒くと、瞬時に爆発音をたてて蒸発する」
写真には白い噴水のようなものが写っています。
しかし白くみえるということ自体気体ではないので「蒸発」という現象ではないのではないでしょうか。
さらに考えると「蒸発」するには周りから気化熱を奪わなければなりません。零下40度でどのようにして周りから気化熱を奪うのでしょうか。
私は「零下40度では、100度の熱湯をコップから空に撒くと、瞬時に爆発音をたてて凝固する」だと思うのですが。
専門的知識をお持ちの方、この現象をどのように表現するのが妥当なのか教えていただけないでしょうか。
よろしくお願いいたします。

No.1 ベストアンサー 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2011/11/15 09:06

専門知識がないただの人だけど、

確かに零下40度だと、空気中に水蒸気はほとんど存在できないから、最終的にはほとんどの部分が凝固して落下すると思うけど、その段階として一時的に気化するのではないかと思われる。　爆発音は急激に体積が膨張したことを示唆しているような気がする。　
気化のメカニズムは良くわからないけど、熱湯が空気中にばら撒かれることにより周囲の空気の温度が一時的に上がり相対湿度が急激に下がることにより、気化が起こり膨張すると同時に温度が低下し凝固が起こるとか。

この回答へのお礼

ShowMeHow様
＞気化のメカニズムは良くわからないけど、熱湯が空気中にばら撒かれることにより周囲の空気の温度が一時的に上がり相対湿度が急激に下がることにより、気化が起こり膨張すると同時に温度が低下し凝固が起こるとか。

私にとっては説得力のあるご説明です。
YOUTUBEで見た画像は気化を感じさせるものでしたので、最終的には氷になるとしても過程で気化があるのだと思います。
その理由は一つではなく、ShowMeHow様の考えられたことや他の理由が相互作用しているのかもしれません。
ありがとうございました。

お礼日時：2011/11/15 13:40

No.3 回答者： umamimi 回答日時： 2011/11/15 11:01

詳しくもなく、回答でもなくてすみません。

何か条件が違うのかもしれませんが、
動画が結構ありますが、どれも「爆発音」はしてません。
白い湯気のような物は徐々に薄くなっているので、空気中に飛散、つまり蒸発してるのは
正しそうです。
また、湯がボタボタと地面に落ちる音も聞こえます。
一例
ttp://www.youtube.com/watch?v=hcRdLSBtxRE&NR=1

「湯全部が爆発的に蒸発する」とは書かれてないようですから、
「蒸発するのは一部」という事かと思われます。

＞「零下40度では、100度の熱湯をコップから空に撒くと、瞬時に爆発音をたてて蒸発する」
はスポーツ新聞の１面のようなものじゃないかと思います。
最後に小さな「？」が付いてませんか？

この回答へのお礼

umamimi様
　YOUTUBEの動画大変興味深く見ました。
音はしていますが、それを爆発音というかは微妙ですね。
たしかに雲のような広がりは気体を感じさせます。
ありがとうございました。

お礼日時：2011/11/15 13:26

No.2 回答者： hrsmmhr 回答日時： 2011/11/15 09:17

結果的には氷になりますが、撒くことで表面積が増え表面の一部が一瞬蒸発しては再度凍り、蒸発することで表面になる水が蒸発して凍る、その相変化が連続して起こっているのだと思います。

蒸発が更にお湯の蒸発を誘発するので爆発するように見えるのではないでしょうか？

この回答へのお礼

hrsmmhr様
　物質は球体の状態が一番エネルギーが低く安定すると聞いたことがあります。
＞撒くことで表面積が増え表面の一部が一瞬蒸発しては再度凍り、蒸発することで表面になる水が蒸発して凍る、その相変化が連続して起こっているのだと思います。

撒くことでお湯が小さな球体となり、エネルギーの差が気化熱として使われると考えるとご説明が納得できます。
ありがとうございました。

お礼日時：2011/11/15 13:35