何故、氷は水に浮くのでしょうか？

ちなみに、ウイスキーの水割りで氷が沈むのはウイスキーの密度が水よりも小さいから。

水よりも氷の密度が小さいから氷は水に浮く・・・そんなことは知っていますし、水の特殊な性質については理解しているつもりです。

また、固体の密度が液体の密度よりも小さくなる物質は、タングステンなど他にもいくつかあることも知っています。

しかし、我々が生きていくうえで欠かせない水の特殊性には不思議な感じがします。

他の多くの物質と違って、何故、氷は水に浮くのでしょうか？

質問者からの補足コメント

• 一部訂正です。
  ・水割りではなくオンザロックです。薄い水割りだと氷が浮くかも。
  
  ・タングステンは間違いです。正しくは、ガリウム、ゲルマニウム、ビスマスなどです。

    補足日時：2023/09/05 07:58

No.2 回答者： mimon01 回答日時： 2023/09/05 06:53

大ざっぱな水の構造については、素人向けにSpring-8のサイトで解説されていますので、そちらで勉強してください。

http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/re …

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
期待して見たのですが、残念ながら私には理解できませんでした。

水素結合が理由だとすると、他にも水素原子が含まれている物質はたくさんあるはずなのに、水だけ何故なの？

分子量が近かったら似た性質になるかも、と思って調べてみるとCH4やH2Sなどは全て融点、沸点かなり低くなっており、えっ、なんで？
と更に疑問が増えてしまいました。

Sprig-8の結論は、まだまだ分からないことが多いものの研究は進んでいます、ということではないかと思いました。

お礼日時：2023/09/05 08:10

No.1 回答者： 01ti 回答日時： 2023/09/05 06:45

氷のほうが比重が軽いから

氷が水に浮くのは、水は液体より凍った状態の方が軽いからです。密封容器に入れた水を冷凍庫に入れて凍らせ、膨れたり破裂したりなど変形させてしまったことはありませんか？　それは凍ったときに体積が大きくなるからです。同じ重さで体積が違う場合、大きい体積の方が軽いということになります。その重さと体積の比較を比重といい、4℃の水の比重を1として考えます。氷の比重は0.92と水より小さい数字になります。

比重の基準である水の4℃という温度のとき、水は最も重く体積も小さくなります。冷えた水は重くなって沈み、4℃より冷えた水は軽くなり表面に浮いてきて、0℃になると凍ります。大抵の気体や液体は低い温度の物が重く下にたまるので、アイスを売るケースは上を開ける箱形になっており、フタを開けてもあまり冷気が逃げません。

実は固体になった方が比重が軽くなる物質は水だけです。他の物質は冷えて重くなった状態の物が集まる下の方から凍ります。冷えた水は表面から凍り、底の方は最も重い4℃の液体のままなので、海は表面を氷でカバーされてもその下で生命が息づき、進化したと考えられます。水が豊富にあるからこそ、地球には生命が誕生できたのです。

この回答へのお礼

早速の回答ありがとうございます。

質問本文にも書いていますが、密度のことは知っています。
その先の疑問です。

なお、質問本文を補足で訂正しましたが、個体になって比重が軽くなる物質は水以外にもあります。

お礼日時：2023/09/05 08:00