氷の溶け方について質問です。

Question

自由研究で「どの飲み物に入れた氷が早く溶けるか」を実験しました。
飲み物は、コーラ、オレンジジュース、牛乳、水、コーヒーです。
飲み物の温度、量はすべて同じです。
その中に氷３つを入れどの飲み物に入れた氷が溶けるか調べました。
氷の大きさ入れた時間すべて同じです。
それで1番早く溶けたのは水でした。
2番がコーヒー。
3番が牛乳。
4番がオレンジジュース。
最後がコーラでした。
この結果を見て普通は炭酸のコーラが早く溶けるって言うんですが
私の実験はコーラが最後でした。
これってやっぱり実験に失敗してしまったのでしょうか？
それと水が1番早く溶けた理由も分かりません。
私なりに調べてみましたが分かりませんでした。
なので分かる方いましたら
なぜ水に入れた氷が早く溶けるのか？
なぜコーラに入れた氷が最後なのか？
教えてください。
お願いします!!!!

indigobluet · Accepted Answer

さほど不思議な結果ではないように見えます。
液体に入れた氷が溶ける速さに影響するのは主に液体の粘度と熱伝導率です。
粘度が高いと熱の対流（拡散）が起こりにくくなります。水をかき混ぜると氷が速く溶けることを考えれば分かるように、かき混ぜる効果が小さいほど氷の溶ける速さは遅くなります。

つまり例えば牛乳と水とを比べた場合、おそらく牛乳の方が粘度が高いことが予想されるので、水の方が熱を拡散させる効果が高く、より速く溶けることが予想されます。
また、熱伝導率の大きさも一つの要因です。
90℃のサウナと90℃の熱湯は同じ温度でも熱湯の方がより熱く感じると思います。これは理由があって、液体というのは気体に比べて熱を伝えやすいのです。熱湯は自らの温度を素早く物体に伝えるため、より熱く感じるというわけです。
だからコーラが最後なのはかなり納得できる結果です。コーラに入れた氷はたくさんの炭酸ガスの粒で覆われているはずです。水やコーヒーなど完全な液体に包まれた氷と比べると、氷に熱が伝わっていくスピードはかなりゆっくりなものなはずだと考えられます。
またこれは何も液体と気体の間だけにある違いではありません。熱の伝わり易さというのはあらゆる物体の間で異なります。コーヒーと水との間では、水の方が熱伝導率が高いということもあり得ます。

なので、この実験結果はさほどおかしなものとは思いません。きちんと分析すれば優れた自由研究になると思いますよ。

raiden787 · Answer

補足ですが、実験は何回しましたか？
こういう実験は条件をどれだけ同じようにしたつもりでも誤差が生じるので結果が変わることがあります。
なので科学者は同じ実験を何回も繰り返して同じ結果がでるかを調べます。
結果が変わった場合はどの結果がどのくらいの割合で起きるかを調べます。
その調べ方を統計と言います。
あなたの実験も複数回行ってみるとより正確なデータがでると思いますよ。
ただし、毎回結果が変わったとしても、実験失敗だと思いこんだらいけません。
結果がなぜ変わったのかを考察し、さらに調べればもっと素晴らしい実験になるからです。

raiden787 · Answer

＞普通はコーラ

なぜそう思うのでしょうか？
常識的に考えれば水よりコーラのほうが氷が溶ける速度はゆっくりになると思うのですが……

中学生なら凝固点降下はご存知ですよね。
もし知らなければ調べてみてください。

ヒントとして、水、５％食塩水、１０％食塩水、１５％食塩水、２０％食塩水で同じ実験をしてみてください。
そしてその結果と凝固点降下から考えれば理解できると思います。

sutorama · Answer

補足＞＜ｂ

濁った水

○同じ量（ＣＣ）でも、「密度」が高い（重さ）

○溶けている成分が、多い（コーラなど）ので「密度」が高い（重さ）

sutorama · Answer

どこまで、実験の成果と調べた資料と組み合わせるのか、ですね

例えば、海水に浮いている氷（北海道の流氷や北極海）は、なぜ溶けにくいのか？

などを、調べて、実験結果と一緒に提出すると・・・・面白いですし、想像も膨らみます

あと、小学生の時に、「対流」のことを習ったと思います

暖かい温度（空気）から低い温度（空気）へ、風が流れる現象です

これは、水でも同じですよね

だったら、濁っていない水のほうが、早く対流が起きる、濁った水の方が対流が遅くなる

早い方が、容器内の飲み物の温度が平均化されていくスピードが速い

そうなると、氷を溶かすスピードが速くなる、などなどなど、想像が膨らみます

実は、されている実験は、いろいろな効果が氷に働いているので、すごい実験です

逆に言えば、どのような方向にも、答えを導き出せる実験なので、調べれば調べるほど

複数の答え（要因）がでてきます

どこに絞るのか？が、課題なのですね

gtx456gtx · Answer

>この結果を見て普通は炭酸のコーラが早く溶けるって言うんですが
>私の実験はコーラが最後でした。
>これってやっぱり実験に失敗してしまったのでしょうか？
これは実験をする時に考えてはいけないことです。
『炭酸のコーラが早く溶ける』という結論が分かっているなら実験は無意味です。　しかし、予想することは逆に正しいことなので『炭酸のコーラが早く溶けると予想した』ということで実験をしましょう。

なお、なぜコーラが最後になったのかは、他の方々色々とアドバイスをしているので頑張って良い実験にして下さい。

>なぜ水に入れた氷が早く溶けるのか？
>なぜコーラに入れた氷が最後なのか？
簡単に言えば・・・『コーラ＝水＋コーラの素』と考え『コーラの素』が氷を溶かすことを妨害していたと考えてみては如何ですか？

mide · Answer

いい自由研究ですね。

実験の結果は予想できないのですから「失敗」なんてありません。得られた結果から，自分で「なぜか」という仮説を立てるのも自由研究のうちです。

さて，なぜコーラが最後なのか，またこのような結果になるか知りたかったら，コーラのどの成分が原因になっているか試してみるといいでしょう。つまり，コーラのうちのある成分だけの水溶液と比べてみるんです。

・水
・砂糖水（コーラと同じくらいの甘さ）
・炭酸水（甘みなし）
・コーラと同じような色の水（できる限り他の成分なし）
・その他コーラに入っていると考えられるものの水溶液
・コーラ

で同様に氷の解ける速さを調べてみると仮説を立てるのに役立つでしょう。

sutorama · Answer

前回のヒントをから、もう少し加えて書きますね

あと、学年が何年生なのかによって、求めていく答えが変わりますので、良ければ教えてください

同じ実験をしても、小学生で習っているまでの答えと、中学生で習っているまでの内容で、答えが変わってきます

さて、

普通の水も麦茶も早く溶けることが分かりましたよね

では、普通の水に、砂糖（インスタントコーヒーでも良い）を入れていないもの、１杯溶かしたものと３杯溶かしたものでは、どれが氷を早く溶かすか？調べてみると、疑問が少しづつ溶けていきます

で、考え方を

「どの飲み物が早く氷を溶かすのか？その理由は？」　から

「どの飲み物が氷を溶かしにくいのか？その理由は？」　と　変えてみると、わかりやすいかもです

bbinm3 · Answer

氷がとけた直後の水と周りの液体が
速く混ざるほど氷は速く溶けます。
周りも水の場合は温度の違いだけなので混ざりやすい。
他の液体は比重や粘り気が異なるため混ざりにくいのだと
思います。
溶けた直後の冷たい水は周囲より重いから沈むので
それにつれて周りがよく動きます。
牛乳はコーラより重そうだから順が逆になりそうだけど、
隣接する異なる分子の相性とかあるのかもしれませんね。
とりあえず、各液体の比重をしらべて合わせて考えましょう。

sailor · Answer

再びお邪魔します。炭酸水とコーラは同じでは無いということを考えましたか？コーラには多量の糖分が入っていますので炭酸水であると同時にかなり濃い目の砂糖水であるということになります。ためしに水と砂糖水で試してみてはいかがですか

炭酸による影響と糖分による影響の相乗作用で起こる現象を調べていることになり、炭酸水で調べたのとは異なるのが当然でしょう。

この実験でどのような結果が正しいのか私は知りませんが、結果を見る限りでは浸透圧の影響を大きく受けているように見えます。コーラが速く溶けるという結果が正しいという論拠論拠はどこでしょうか？論理的に、どういう理由でコーラが最初に溶けるはずであるということが述べられていますか？実験が失敗か成功かはきちんとした論理に反するものであるかどうかで判断や思考するもので、どこかに出ていたからそれが正しいということではありません。もし、それで良いのであれば実験などする必用がないでしょう。

浸透圧と濃度いう言葉をキーに調べてみることをお勧めします。

氷の溶け方について質問です。

さほど不思議な結果ではないように見えます。

補足ですが、実験は何回しましたか？

＞普通はコーラ

補足＞＜ｂ

どこまで、実験の成果と調べた資料と組み合わせるのか、ですね

>この結果を見て普通は炭酸のコーラが早く溶けるって言うんですが

いい自由研究ですね。

前回のヒントをから、もう少し加えて書きますね

この回答への補足

氷がとけた直後の水と周りの液体が

再びお邪魔します。

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