水の熱膨張

地球温暖化によって起こる海面上昇について調べていまして、分からないことが出てきました。それは海水面の熱膨張によった海面上昇です。
４℃より温度が上昇すると水の中でどういう現象が起きて体積が増えるのでしょうか？
深い所を調べると専門的なことが出てきて理解することができません。
小、中学生レベルで教えて頂けたらありがたいです。
宜しくお願い致します

No.1 ベストアンサー 回答者： sanori 回答日時： 2007/05/31 22:43

水は、つぶつぶ、つまり水の分子（Ｈ2Ｏ）の集まりです。

また、
温度が高いということは、つぶつぶの振動が大きいということです。

振動が大きいということは、つぶつぶ同士がぶつかり合うときの勢いが大きいということです。

ぶつかり合うときの勢いが大きいということは、それだけお互いに離れようとする力が大きいということです。

よって、
つぶつぶ同士の間隔が広がるので、全体としては体積が増えて見える、ということです。


水に限ったことではなく、全ての物質、はたまた、気体、液体、固体、すべてに通用する考え方です。


＞＞＞
海水面の熱膨張によった海面上昇

地球温暖化による海面上昇は、極地の氷が融けるためだけだと思っていました。
逆に勉強になりました。

この回答へのお礼

ありがとうございます。分かり易くとても助かりました。
つぶつぶ同士の感覚が広がりその感覚の部分には何が存在し、体積が増えて見えるのでしょうか？
そのつぶつぶが熱によって膨らんだり、増えたりすることはないのでしょうか？

お礼日時：2007/06/01 20:09

No.8 回答者： sanori 回答日時： 2007/06/01 21:25

またまたお邪魔します。

＃３さんのご回答が興味深かったので、検算してみたのですが、
0.999700/0.999605 = 1.00009504 ≒ 1.0001
つまり、１℃上昇で０．０１％ですね。

海の深さは４０００ｍとのことですので
4000×1.0001 = 4 000.4

よって、膨張の効果による海面上昇は、１℃当たり０．４ｍ（＝４０ｃｍ）ですか。

No.7 回答者： sanori 回答日時： 2007/06/01 21:13

＞＞＞

つぶつぶ同士の感覚が広がりその感覚の部分には何が存在し、体積が増えて見えるのでしょうか？

あちらにも書きましたけど、間隔の部分は真空です。


＞＞＞
そのつぶつぶが熱によって膨らんだり、増えたりすることはないのでしょうか？

つぶつぶ（分子）の大きさは変わりません。

No.6 回答者： YHU00444 回答日時： 2007/06/01 20:52

>私が認識しているのは南極の氷が融けることです。

これに関していえば、南極等の極氷は温暖化の結果としてむしろ増えることが判明していまして（南極の降雪量が増えるのだから当たり前ですね）、雪氷の減少はグリーンランドや山岳地帯からの寄与が主になります。

※が、これは非常に難しいので、海水面の上昇はもっぱら温暖化によって海水の表面が暖まることによる膨張分の計算によって評価しているはず。

「市民のための環境学ガイド」HPより
>Ａ君：山岳氷河やグリーンランドの氷河は明らかに減少している。
>これは良いでしょう。しかし、南極では、多少温暖化しても零下なので、
>雨ではなくて、やはり雪が降る。降雪量は、海面温の上昇で海水の
>蒸発量が増えるから、増加するはずなので、温暖化が進行すると
>南極の氷は増えると考えられている（勿論、南極でも、周辺部は
>氷は融ける）。南極の氷の増加は、温暖化が進行している証明の
>一つなのかもしれない。
>ところで、北極海の氷は、浮かんでいるので、解けても解けなく
>ても、海面には影響しない。
http://www.yasuienv.net/GWPoliticsTanaka.htm

No.5 回答者： sanori 回答日時： 2007/06/01 18:27

再びお邪魔します。

質問は化学カテより物理カテのほうが適切ですから大丈夫ですよ。

＃２さんのご回答に関してですが、
私が認識しているのは南極の氷が融けることです。

No.4 回答者： YHU00444 回答日時： 2007/06/01 14:49

これは要するに「温暖化」ではなく「熱膨張」のご質問でしょうから、物理というより「物理化学or量子化学」（つまり化学）に類する話題で、そちらのカテでお聞きした方がより適切な回答が得られるように思います。

ということで、以下は化学のド素人の非常にエエ加減な説明になってしまいますが、
まず、液体というのは分子がある程度自由に動けるものの、お互いの分子間の引力が強いために、その引力を断ち切って自由に容器内全体を分子が動き回ることができないのです。※水の場合は水素結合（方向による特異性が大きい）が絡んで非常にややこしいが。
そのため、液体内ではほぼ分子同士が接触しているのですが、その分子同士は熱振動で互いにぶつかりながら暴れ回っているわけです。

で、温度が上がると熱振動の勢いも増しますので、そのぶん分子とのぶつかり合いも増えて、分子間の平均距離が少し伸びる。というのが熱膨張の簡単な説明になります。
http://nkiso.u-tokai.ac.jp/phys/matsuura/java/Mo …
http://nkiso.u-tokai.ac.jp/phys/matsuura/lecture …

※要するに、分子の「芯が固い」（斥力が大きい一方で引力が小さい）ことが熱膨張の大元の原因ではないかと。

No.3 回答者： molytak2 回答日時： 2007/06/01 12:35

平均海水温を仮に１０℃として、１１℃になれば海水の体積が０．１％弱増大します。

参考URLでいうと0.999700/0.999605。
海の平均水深は４０００ｍなので、その０．１％弱の３８ｍほど海面が上昇します。

ただ、平均気温を１℃あげるのに必要な熱量にくらべて、平均海水温のそれは桁違いに大きいと思うので、実際に海水温が上がるかどうかは未知数です。

先日、あるブログで温暖化について興味深い議論がされていましたのであわせて紹介します。
http://bobby.hkisl.net/mutteraway/?p=258

参考URL：http://www.geocities.jp/leitz_house/benri/progra …

No.2 回答者： BASKETMM 回答日時： 2007/06/01 12:17

：sanoriさんの回答も見た上で、横から追加質問です。

水に浮かんだ氷が溶けても水面は変わりません。アルキメデスの原理ですね。北極の氷は、大陸がないから、水に浮かんでいるのではありませんか。それなら、溶けても水面は変わりませんね。グリーンランドやシベリアの氷を心配しているのでしょうか。それとも南極？