なぜ氷は水に入れたほうが解けるのが早いのか

はじめまして。
この夏,独自に考えて
(どこかのホームページに載っているかもしれませんが)
「氷をそのままコップに入れるのと,
　水＋氷と,コーヒーなどの飲み物＋氷とでは,どれが早く溶けるか」
という自由研究をしました。
温度はずっと(半日)部屋に置いて,
気温と水温が同じになるようにしました。(測りました)
量は目分量ですが,コップについている線を基準に入れました。
結果は水が一番早く,他の飲み物が２番目に早く,
氷だけが一番遅かったのですが,
何故なのか分かりません。
これは何故か分かるようなホームページを知っている人,
もしくは何故か分かる人,返信お願いします!!

No.1 回答者： aokisika 回答日時： 2007/08/24 18:57

どうせですから、砂糖水でやってみませんか？

濃度を、５％、１０％、１５％・・・
というぐあいに変化させて、解ける時間を計りグラフにしてみます。
面白い結果が出るかもしれませんよ。

不純物による凝固点降下、沸点上昇、気化熱、凝固熱

を検索してみましょう。

No.2 ベストアンサー 回答者： noname#45918 回答日時： 2007/08/24 18:58

熱伝導率の違いです。

空気は熱を伝えにくいです。
気温を水温が同じでも、水に入ると冷たく感じます。
気温２０度のなか、裸でいても耐えられますが、
水温２０度では冷たくて人によっては我慢できません。
長時間入っていれば低体温症になり危険です。

水もしくは液体中の方が空気中よりも速く熱が伝わるので、速く溶けます。

No.3 回答者： nitto3 回答日時： 2007/08/24 19:32

氷だけの場合は空気伝熱だけですが、

水に入っていると水の拡散による伝熱がプラスされます。

No.4 回答者： sanori 回答日時： 2007/08/24 22:39

これは、氷と水との界面、氷と空気との界面の問題です。

空気の伝導率が関係するのは、空気が氷に熱を与えた後の話ですし、
水の拡散も、やはり、水が氷に熱を与えた後の話です。
つまり、氷に熱を与えるものが水なのか空気なのかが、主要因なのです。

一般に、固体や液体の密度は、気体の密度より３桁ぐらい大きいです。
つまりそれは、立方体の１辺が１桁違うということなので、
１つの面の面積は２桁違います。

ですから、氷に接している面積当り分子数で考えれば、
水のほうが空気よりも２桁ぐらい多い分子数が氷に接していることになります。
熱を与える粒々が２桁多いのですから、氷を速く融かすのは当然です。

そこで初めて、
熱を与えた粒々は、その場を立ち去るか（拡散や流動）、
あるいは、ほかの粒々から熱をもらうか（熱伝導）、
が関係してきますが、上述の「２桁」を上回るような効果はないでしょうから、水に浸したほうが速いということには変わりありません。