氷の溶け方

Question

学校の自由研究で実験をしていて結果が出たんですけど、なぜこうなったかがわかりませんでした。
テーマは「物質による氷の溶け方の違い」なんですが

塩水→オレンジジュース→牛乳→お茶→水 


だったんです。
なぜだかわかる人教えてもらえませんか？

k996maki · Accepted Answer

「氷が溶ける」のは何故でしょう？それは、「氷」の状態を保つ条件が失われる為です。ご存知の通り、「温度」「熱」の問題です。それぞれの液体の熱が「氷」に伝わり溶けた訳です。
ところでそれぞれの水溶液の量は正確に同量とされたのでしょうか？
また容器や室温も同じ条件を設定できましたか？
条件の設定や実験の目的を考える段階で、既に「熱伝導」について考えなければなりません。厳密には、氷の大きさ（量）や温度についても正確な計量・計測が必要です。


結論は、各水溶液の熱伝導率が違うからです。また「液体」は個体と違い「対流」が起きますので、暖められた溶液は上昇し、「氷」に熱を奪われた氷の周辺の液体は、下降します。この「速さ」は液体の濃度（ドロドロ度）によっても違いがあるはずです。溶液の濃度と比熱（温度変化）は正確にはとても難しい理屈の様です（http://www006.upp.so-net.ne.jp/h-fukui/93SpcHeat.html）

質量や体積が同じでも物質が違えば、同じように温まる速さに差がでることです。たとえば、油と水の場合です。油の方が早く温まり、早く冷めます。

「氷が溶ける」＝溶液の熱が伝わり、「氷」を暖める

それぞれの溶液の質量が同じならば、それぞれの溶液の「比熱」の違いから起こることです。
これは、物質によって比熱が異なるからです。比熱とは１ｇあたりの物質の温度を１度あげるのに必要な熱量のことです。つまり、比熱とは、物質１ｇあたりの熱容量ということになります。 比熱は大きくなるほど、温まりにくく、さめにくい性質をもっています。


こうした比熱の違いを生んでいるのは、それぞれの溶液にふくまれる物質の種類や量によって、溶液全体の「熱伝導」に違いが生じるからです。

tosiki · Answer

皆さん優秀ですね。＾＾

ぱっと見ると、水に混ぜ物がありますね。＾＾

オレンジジュース０度ではシャーベットになります。
0度より更に低い温度でようやく氷ます。

水に混ぜ物をすると、０度では凍らなくなります。
濃度の濃い塩水が一番凍りにくくなります。

逆に－１０度でようやく凍る塩水は、一番早く－１０度以上になり融ける。

温度が低くなければ凍らない物質が一番早く溶け出すのです。

ranx · Answer

氷は解ける時に融解熱と言って、周囲の物質から熱を奪います。
逆に言えば、周囲の物質は氷に熱を与えてくれるわけです。
より早く、より多くの熱を与えてくれるほど、氷は速く解けるはずです。
これには様々なことが影響します。物質の違いも確かにありますが、
同じ水であっても、５℃の水に氷を入れた場合と２０℃の水に氷を
入れた場合では違います。水の量が多いか少ないかによっても違います。
条件を一つ一つ吟味して、必要ならば、また実験を行いましょう。

134 · Answer

残念ながら、塩水は酸性ではないですし、牛乳・お茶もアルカリ性ではなかったと思います。
　塩水については、濃度を変えて氷の溶け方を見ると、また違いが出るかもしれません。

berryroseさんが、おいくつなのか、ちょっと分からないので、どこまで習っているかよく分かりませんが、不純物は純粋物より融点が下がります。すなわち、より低い温度で融け出すわけです。　その度合いはモル濃度にほぼ比例する次第ですけど。

　最初の飲み物の温度と量を一定にし、一定量の氷（できれば、表面積がほぼ等しい）を入れるというのは、ちょっと大変な実験かもしれませんが、頑張ってくださいませ。

liar_adan · Answer

…ん？　あれ？　すみません。
勘違いしていたかもしれません。
「氷の溶け方」というのは、それぞれで作った氷が溶けることじゃなくて、
塩水とかオレンジジュースに、普通の氷を入れたときに溶ける順番でしたか？
その場合＃２は無視してください。
（書いた直後に気付きました。）

ただ、塩水に関しては＃２で書いたことも多少関係があるかもしれません。
うまく言えないので、化学系の人の答を待ちます。すみません。

bullfrog · Answer

酸アルカリではないかという仮説を立てたのであれば、その仮説が正しいのかどうかの実験を行いましょう。
酸性の液体幾つかと、アルカリ性の液体幾つかを用意し、比較するのです。
今回の実験では、酸性の液体もアルカリ性の液体も１つずつしかないので、これだけでは比較ができませんよね。
答えがわかることよりも、仮説を立てて、それを確かめる実験を行うという過程の方が大切ですよ。

liar_adan · Answer

それぞれの凝固点（融点）が違うのと関係があると思います。

オレンジジュースや牛乳はよくわからないのですが…
水と塩水を比べると、凝固点（凍る温度）が違います。
塩水は、濃度によって変わりますが、水より低い温度で凍ります。

仮に、塩水の凍る温度をマイナス10℃とします。
ということは溶け始める温度もマイナス10℃ということです。
(↑このへん、厳密に言うと難しくなりますが、だいたいそうなります)
すると、水の氷と塩水の氷を同じ30℃の環境に置いても、
一方は溶け始める温度よりも30℃上で、
一方は溶け始める温度よりも40℃上になってます。

外気からは、ほぼ同じ分だけ熱が伝わっているはずですが、
溶ける温度を基準にすると塩水の方がずっと上です。
だから早く溶けるのだと思います。

shimayu · Answer

ちょっと自信がありませんが、酸性・アルカリ性の違いではないでしょうか。

塩水・オレンジジュースは酸性。
牛乳・お茶はアルカリ性ですよね。

塩水はオレンジジュースより酸濃度が高く、
牛乳はお茶よりもアルカリ濃度が高いから
ではないでしょうか。

ちょっと自信はありません。

氷の溶け方

「氷が溶ける」のは何故でしょう？それは、「氷」の状態を保つ条件が失われる為です。

皆さん優秀ですね。

氷は解ける時に融解熱と言って、周囲の物質から熱を奪います。

残念ながら、塩水は酸性ではないですし、牛乳・お茶もアルカリ性ではなかったと思います。

…ん？ あれ？ すみません。

酸アルカリではないかという仮説を立てたのであれば、その仮説が正しいのかどうかの実験を行いましょう。

それぞれの凝固点（融点）が違うのと関係があると思います。

ちょっと自信がありませんが、酸性・アルカリ性の違いではないでしょうか。

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　残念ながら、塩水は酸性ではないですし、牛乳・お茶もアルカリ性ではなかったと思います。

…ん？　あれ？　すみません。