水に関する、レベルの低い質問です

まるで、子供電話相談室に聞くような質問で申し訳ありませんが、通常、物が冷えると縮み、比重が高くなり、温めると膨張して比重が軽くなると思いますので、水蒸気が上に行くのは判りますが、水を冷やして氷にすると、膨張して水に浮くのはなぜでしょう、小学生レベルの質問で申し訳ありませんが、教えて下さい、よろしくお願いします。

No.7 回答者： chiha2525 回答日時： 2018/12/16 04:57

水素原子はＨ２Ｏ、ですが、Ｈ－Ｏ－Ｈと一直線に並んでいるのではなく約１０5度の角度で”ヘ”の字のようになっています。

（これは簡単に言うと、ＯにＨが付くところが４か所あって、その４か所が三角錐を描くように立体的に広がっており、その２か所にＨが付くためです。）

温度が高いと”ヘ”の字の水分子もばらばらに動くので、体積は少し大きくなりますが、冷えてくると動きがおそくなり、４℃くらいで”ヘ”の字が互い違いに収まるような感じで一番体積が小さくなります。さらに冷えて氷になると、今度は”ヘ”の字が同じ方向にそろって固まるので、水より少し体積が大きくなってしまうのです。このために氷が水に浮くのです。

この回答へのお礼

お礼が遅くなり、申し訳ありません。分子の繋がり方に原因があると言う事ですね、他の解答者の方が、水は異常液体の一つと言うような事を書かれていましたが、水以外にも同じような理由で個体になった方が軽くなるのも有るのも理解できました。有難うございました、これからもよろしくお願いします。

お礼日時：2018/12/30 18:36

No.6 回答者： doc_somday 回答日時： 2018/12/15 18:04

それは宇宙の七不思議の一つなのです。

生命もそのせいで生じたと言われています。つまり4℃以下0℃以上なら生体は凍らないで生き残れる。量子化学になりますが、大気圧下の水の結晶はダイアモンド型になります、ですがその破片が整然とした結晶になる前、つまり4℃以下0℃以上の温度ではかけら同士がすれ違って組み合わさりません。これが非常に不思議で他の物質ではどんどん結晶になってしまうのです。理由は水素結合にあるのですが、説明するのは大学学部レベルです。

この回答へのお礼

お礼が遅くなり、申し訳ありません。おっしゃる通り、水と氷の関係と言うのは不思議だと思います、水が氷になるまでは、他と同じように温かいものが上に行き、冷たいものが下に行く、良くお風呂を沸かした時に、上の方は熱いのに、底の方は冷たい、と言う事も有りますし、さすがに小学生に教えるのは難しそうですね、考えて見れば、学校の授業でも、こう言う物です、あまり深く考えずに、理解するよりも覚えなさい、みたいな感じでしたから、有難うございました、これからもよろしくお願いします。

お礼日時：2018/12/30 19:02

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/12/15 07:51

水は水素結合という、かなり強いカに従って固まろうとします。

水分子は水素と酸素の電荷の偏りが烈しく、水素は隣の水分子の
酸素とかなり強烈に結び付こうとする性質があります。

水分子の形と、酸素と水素が隣り合うように無理矢理結合
することで、水の結晶は稠密な構造になれず、
分子間の隙間の多い構造になります。

この回答へのお礼

お礼が遅くなり、申し訳ありません。分子間の隙間が大きくなるので、体積が増えて軽くなると言う事ですね、有難うございました、これからもよろしくお願いします。

お礼日時：2018/12/30 18:38

No.4 回答者： Tacosan 回答日時： 2018/12/14 23:35

固体よりも (同じ温度での) 密度の方が大きい液体のことを「異常液体」といったりします. ということは, 逆説的に

多くの場合は固体になると密度が大きくなる
ということですね.

水の場合は, 固体 (氷) では水の分子がなかよくつながっているのに対し液体では「ちょっとばらけた」状態になり, 結果として液体の方が隙間が小さくなるからです. イメージとしては「箱の中にきちんと積み上げてからゆするとちょっと詰まる」ような感じで, 「4度のときに密度が最大になる」というのは「温度をあげる」=「ゆする度合いを大きくする」と考えてもらえればよいかと. とってもゆらすと箱から飛び出しちゃうやつもあったりしますが, これが「蒸発」のイメージになるでしょう.

ちなみに温度の規準は変更されることが決っています. 現在は水の三重点を規準にしますが, 来年からは物体の持つエネルギーが温度の規準になります.

この回答へのお礼

-お礼が遅くなり、申し訳ありません。異常液体と言う物は初めて聞きましたが、水以外にも、個体の方が軽くなるものが有るのですね、、ところで、衝撃を与えずに水を冷やすと、零度より冷えても、凍らないと聞いたことが有ります、その状態で衝撃を与えると、瞬間的に凍るのでしょうか、その実験を、充分な強度を持つ密閉された容器に水を入れて行った場合、水は凍る事が出来ず、容器から出した瞬間に凍る事になるのでしょうか、できることならば、実験してみたいです(^-^;。有難うございました、これからもよろしくお願いします。

お礼日時：2018/12/30 18:51

No.3 回答者： fxq11011 回答日時： 2018/12/14 18:25

>通常、物が冷えると縮み、比重が高くなり、温めると膨張して比重が軽くなると思いますので

比重については、通常、高い・低い、でもなく、重い・軽いでもありません、大きい・小さいを使用します。
また比重については、材質、物質の違いによる相違ではよくつかわれますが、同じ水で状態による違いのはどうでしょう。
＞水蒸気が上に行くのは判りますが
？、結露って現象、水蒸気が上に行かず水になる・・・。
また、通常ではなく大半のものは・・・です、活字合金、現在はほとんど使われないでしょうが、活字を作るときに使用される合金、冷えると体積が増えるので、隅〃まで鮮明に行き渡ります。
比重を正しく理解していれば、４°Cの水が一番重い、と聞いたことありませんか？、比重でいえば４°Cの水が最も大きい。（水に対して比重は本来は不適切？）。

この回答へのお礼

ご解答有難うございます、比重の理解が足りなかったようです、水以外にも。冷やすと大きくなる物が有る事も知りませんでした。ところで、水の基本温度（？）が4℃と言う事は知っていましたが、それを思い出した時に、別の疑問が出てきました、基本的に　水の融点は０℃と言われていますが、それと　同じでないのはなぜでしょう、水を静かに、衝撃を与えない状態で冷やしていくと、０℃以下でも凍らないと言われますが、それを、融点としないのはなぜでしょう。そもそも、長さや重さ、時間の基準は有りますが、温度の基準はどう決まっているのでしょう、元々の質問とは離れてしまいましたが、教えて頂ければ幸いです。

お礼日時：2018/12/14 19:51

No.2 回答者： ほい3 回答日時： 2018/12/14 18:16

多くの物質は温度や圧力次第で、個体・液体・気体になるのですが

水以外は、個体が一番緻密で、液体内で凝結沈殿します。
水だけが特別で冷えて1列に並ぶと分子間に隙間ができ液体より
容積が増します。結果浮きます。

氷はなんで水に浮くの？
https://www.asahi.com/shimbun/nie/tamate/kiji/20 …

この回答へのお礼

ご解答有難うございます、教えて頂いたサイトを見て水素の性で、浮く、特殊なものだと言う事は判りましが、同じ理由ですと、過酸化水素水（H2O2）は沈みそうな気もします。これは調べてみます。

お礼日時：2018/12/14 19:14

No.1 回答者： localtombi 回答日時： 2018/12/14 18:07

キッズレベルの解説です。

https://kids.gakken.co.jp/kagaku/110ban/text/146 …

この回答へのお礼

ご解答有難うございます、疑問なのは,水が氷になるとなぜ体積が増えるのか、と言う事です、体積が増えれば、比重が減って浮くのは判りますが、体積が増える理由が判りません

お礼日時：2018/12/14 19:23