ビンの中の氷を一瞬にして凍らせる

Question

中学一年の息子が自由研究で参考書を元にビンの中の氷を一瞬にして凍らせるという実験をしたのですが中々成功せず困っています。ボールの中にびんを置き、くだいた氷をビンのまわりにしきつめ食塩をふりかけてマイナス4度になったら20分間おき、そのあと静かにびんを取り出し
氷のかけらをいれると一瞬にして氷になるはずなのですが4回やって、4回ともなりませんでした。塩加減など樹をつけたのですが。あと、マイナス4度になかなかならず、マイナス5度がよくないのでしょうか？それと、ビンをガラスのコップでやるとよくないのでしょうか？よろしくお願いします。

saborima · Accepted Answer

「過冷却　実験」で検索してみてください。

Ligandable · Answer

w-palaceさんのおっしゃるとおりでしょう。
　とりあえず，現象を観察するなら数回，今の条件で冷やしていき，
何度で凍るか調べ，その１度前までは良く攪拌すると良いようです。

　「樹」は良いですね。結晶の形も変わります。

　あと，１００均あたりで水槽水の脱塩素剤のハイポ（チオ硫酸ナ
トリウム）を水の代わりに使うと，再現性や再現速度が向上します
（夏休みの終わりも間近・・・）。

　やり方は，ハイポを数粒綺麗な試験にいれ，60度以上の温湯で
湯煎します。すべてとけたら，流水に浸し温度を下げると，48℃
くらいが凝固点ですが，それをはるかに下回り，20℃くらいの
過冷却状態になります。これにハイポの微結晶をいれるなり，
手の平に載せ（チオ硫酸イオンは血中に存在します・無害），
微結晶をつけた指で塗り拡げます。ハイポは即座に凝固熱を
放出して凝固するでしょう。かなり熱く感じますが，とけゆく
氷が０℃以上にならないよう，凝固点の４８℃を超えません。
政府の定めるところの自販機の缶コーヒーは５５℃ですから，
過敏な子で少し赤くなる程度です。

　これに塩や砂糖を混ぜ，いろいろ調べていかがでしょうか。

参考URL：http://www005.upp.so-net.ne.jp/barkhorn/home1-1.HTM

w-palace · Answer

理屈からしてその条件で一瞬にして全部が氷になることはあり得ません。せいぜい５％が氷になる程度でしょう。まあ、それでもシャーベット状にはみえるでしょうけどね。
必要な条件としては水温が０℃以下、できればー４℃もしくはそれ以下になる必要があります。２０分でそれが可能であるかどうかは、水の量や容器にも依存します。ガラスは熱を伝えにくいでしょうから不利といえるでしょうが、その反面、ガラス自体が冷えますので、ひとたび冷えれば有利な条件にもなるでしょう。
取り敢えずは、冷やす時間を長くしたり温度を下げた方が良いでしょう。氷が生じない範囲で水温が低い方が有利です。おそらくは、何かの文献を参考にしておられるのでしょうか、実験のスケールが違えば結果は違うでしょうし、私の感覚としてはよほど小さい容器で行わない限り、その条件では無理なように思えます。

ooxx · Answer

氷はすでに凍っていますから、周りの水を凍らせる実験でしょうか？
水は零度で凍ると言われますが、実際には凍るきっかけを与えないと零度より温度が下がっても凍らずにいて、物理的衝撃などで一気に凍らせる実験ですね。
ビンのまわりの氷水は零度より低い温度にしなければなりませんから、食塩はふりかけるだけでなく良く溶かしておきます。
ビンは空中に出ている部分が大きいと十分に冷えません。浅い容器に変更するなど温度管理に細心の注意を払いましょう。
失敗の原因を探るのも大切な勉強になります。試行錯誤しながら実験を楽しんでください。

ビンの中の氷を一瞬にして凍らせる

「過冷却 実験」で検索してみてください。

w-palaceさんのおっしゃるとおりでしょう。

理屈からしてその条件で一瞬にして全部が氷になることはあり得ません。

氷はすでに凍っていますから、周りの水を凍らせる実験でしょうか？

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