物理Iで水と氷について

Question

氷の温度はどんなに冷却しても０℃らしいんですが、水を冷却する温度が０℃なら水のままで、０℃より下なら氷になるんですか？

出来るだけ詳しく分かりやすくご教示願います。

Quarks · Accepted Answer

他の回答者さん達も書いていますが、ちょっと付け加えます。

(1)氷の温度はどんなに冷却しても０℃らしい
いいえ、氷を冷やす（＝熱を奪う）と、温度はドンドン下がります。
氷から熱を奪ったのに、温度が０℃のまま変わらない、ということはありません。

(2)温度を０℃に保ったまま、水から熱を奪っても、水のまま？
いいえ、これも違います。
０℃の水から熱をドンドン奪えば、温度は０℃のままですが、やがてすべてが氷になってしまい、全部が氷になってしまうと、温度は０℃より下がってきます。

(3)ですから、水から熱を奪っていくと、０℃より下にならなくても、氷になります。
ただし、氷ができ始めるのは、温度が０℃に達した後です。

詳しく見てみましょう。（気圧も問題になるのですが、ここでは１[気圧]の下での話としておきます）

温度が０℃より高い状態の水から熱を奪うと、温度は低下します。

そして、水温が０℃になると、水の一部が凍り始めます。"水と氷とが共存する"ようになるのです。
（当たり前のことですが、０℃になった瞬間に、水が全部氷になるなどということはありません。徐々に凍っていくはずです）

一旦、水と氷とが共存する状態になると、熱を奪っても、温度は０℃のままで、変わらなくなります。

それでも熱を奪い続けると、水の割合が減って、氷の割合が増えてきます。つまり、温度は０℃のままで、どんどん水が氷に変わっていくわけです。

やがて、水が全部氷になってしまいます。こうなった後は、熱を奪われると、再び、温度が下がり始めます。
その後は、-273[℃]＝０[K]になるまで、温度低下が続きます。状態は氷(固体)のままです。

なお、過冷却とか、面白い現象もあるのですが、触れていません。

RTO · Answer

氷の温度は冷やせば0℃以下になりますよ。
誰ですかそんなアホなことを言ったのは？
「絶対温度」という概念なら　０度以下には下がりませんがこの場合単位は「℃」ではなく「K」（ケルビンと読む）になります

氷の「凝固点」なら0℃ですが　これも条件さえそろえば「過冷却」という現象で0℃以下でも凍らないこともあります。

arkasha000 · Answer

氷を冷却すればどんどん温度を下げることができますよ

水や氷の状態変化は温度で考えるより、エネルギーで考えたほうがわかりやすいと思います

水（1℃）→水（0℃）→氷（0℃）→氷（-1℃）・・・・
　　　　　↓比熱　　↓凝固熱　↓比熱

凝固点や沸点の温度は、1気圧の場合の温度です。
なので、富士山の頂上では水が96℃くらいで沸騰したり、氷に圧力をかけると温度が変わらなくても溶けたりもします。

「凝固点降下」や「沸点上昇」など（物理IIの範囲かもしれませんが）、水に何かが溶けていると沸点や凝固点が変わる場合もあります
冬になると道路に塩をまくのも、凝固点降下によって氷を溶かそうとしているからです

fjnobu · Answer

氷は、冷やせば零下273度、絶対温度の0度まで下がります。
水は、0度で氷になりますが、0度で冷却すれば水のままです。
氷になるにはそれより少しは冷やさなければなりません。

氷の温度は冷やせば0℃以下になりますよ。