メニュー閉じる

氷の中で白く見えるものの正体は?

氷の中で白く見えるものの正体は?

こたえ:(こおり)(なか)()()められた気泡(きほう)(ひかり)乱反射(らんはんしゃ)して、(しろ)()えます。

とても(さむ)(ふゆ)(あさ)(いけ)(こおり)がはっているのを()たことがありますか? かき(ごおり)()さんで(けず)られる(まえ)の、(おお)きな(こおり)はどうでしょう? どちらの(こおり)もガラスのように透明(とうめい)ですね。ところが、(いえ)製氷(せいひょう)(ざら)水道(すいどう)(みず)()れて冷凍(れいとう)()(こおり)をつくると、()(なか)(あた)りが(しろ)くくもった(こおり)ができたりしますよね。透明(とうめい)(こおり)とくもった部分(ぶぶん)のある(こおり)は、いったい(なに)がちがうのでしょうか。

(しろ)()えるものの正体(しょうたい)をつきとめるために、(こおり)ができる過程(かてい)()ってみましょう。(みず)(はい)った製氷(せいひょう)(ざら)冷凍(れいとう)()()れると、(まわ)り(上下(じょうげ)側面(そくめん))からこおり(はじ)めます。(みず)(なか)にはほんの(すこ)しの空気(くうき)()けていますが、もともと空気(くうき)(みず)()けにくい性質(せいしつ)があり、温度(おんど)()がるとさらに()けにくくなります。すると、(さき)にこおった部分(ぶぶん)()けていた空気(くうき)のうち、(みず)()けこめる限度(げんど)()えた(ぶん)は、まだこおっていない(みず)へと(うつ)っていきます。その結果(けっか)(みず)がこおるにつれて、中心(ちゅうしん)()には通常(つうじょう)より(おお)くの空気(くうき)()けた(みず)(のこ)ることになります。

その(あと)中心(ちゅうしん)()がこおるときに、()けこめる限度(げんど)()えた空気(くうき)()(ほう)となって(あらわ)れます。(しろ)()えるものの正体(しょうたい)は、この気泡(きほう)※1気泡(きほう)(ひかり)()たると、乱反射(らんはんしゃ)して(しろ)()えるのです。

(いけ)(こおり)やかき(ごおり)(よう)(こおり)透明(とうめい)なのは、まず、(いえ)冷凍(れいとう)()(くら)べてゆっくりこおるためです※2冷凍(れいとう)()よりも(たか)温度(おんど)(なか)でゆっくりとこおれば、はじめにこおった(まわ)りの部分(ぶぶん)から中心(ちゅうしん)(ほう)(うつ)ってきた空気(くうき)(そと)()げやすく、中心(ちゅうしん)()気泡(きほう)ができにくくなります。

(くわ)えて(いけ)場合(ばあい)は、(こおり)(した)(みず)(のこ)っている、(こおり)(うえ)(めん)空気(くうき)(せっ)しているなどの理由(りゆう)で、こおった部分(ぶぶん)から()()された空気(くうき)(こおり)(そと)()ていけるので、(こおり)透明(とうめい)になります。製氷(せいひょう)会社(がいしゃ)では、こおらせる途中(とちゅう)空気(くうき)(おお)くふくんだ(みず)()てて(あたら)しい(みず)()れたり、一定(いってい)方向(ほうこう)でこおらせて空気(くうき)()(みち)をつくったりして、気泡(きほう)発生(はっせい)をおさえています。

では、(いえ)では透明(とうめい)(こおり)をつくれないのでしょうか?  (たし)かに完全(かんぜん)透明(とうめい)(こおり)をつくるのは(むずか)しいのですが、いくつか工夫(くふう)すれば(しろ)部分(ぶぶん)をかなり()らせます。1つ()工夫(くふう)は、あらかじめ(みず)沸騰(ふっとう)させて、空気(くうき)()()しておくこと※3。2つ()工夫(くふう)は、タオルなどで製氷(せいひょう)(ざら)全体(ぜんたい)(つつ)んで、こおる速度(そくど)をゆっくりにすることです。

ふくまれる空気(くうき)(りょう)(すく)なく、透明度(とうめいど)(たか)(こおり)には、空気(くうき)(りょう)(おお)(こおり)(くら)べて(ねつ)(つた)わりやすさ(ねつ)伝導率(でんどうりつ))が(ちい)さく、()けにくいという特徴(とくちょう)があります。(つめ)たい()(もの)(なが)(たの)しみたいときは、透明度(とうめいど)(たか)(こおり)をつくってみてはどうでしょう。

※1 水にふくまれるミネラルなどの不純物も、白く見える原因の1つだといわれています。
※2 冷凍庫内の温度は−20℃前後ですが、かき氷用の氷などをつくる製氷会社は、−10℃ほどの環境で氷をつくります1)
※3 水を沸騰させると消毒のための塩素の量が減るため、冷蔵庫(冷凍庫)の機種によっては沸騰させた水の使用を勧めていない場合もあります。冷蔵庫の注意書き確認しましょう。

記事公開:2022年8月

参考資料

1)中央冷凍産業「純氷の作り方2.製氷」:https://chu-rei.co.jp/category-koriyajunpyou/pure-ice-process2/

 

監修者:大山光晴

1957年東京都生まれ。東京工業大学大学院修士課程修了。高等学校の物理教諭、千葉県教育委員会指導主事、千葉県立長生高等学校校長等を経て、現在、秀明大学学校教師学部教授として「理数探究」や「総合的な学習の時間」の指導方法について講義・演習を担当している。科学実験教室やテレビの実験番組等への出演も多数。千葉市科学館プロジェクト・アドバイザー、日本物理教育学会常務理事、日本科学教育学会及び日本理科教育学会会員、月刊『理科の教育』編集委員等も務める。

PAGETOP