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氷に塩をかけると温度が下がるのはなぜ?|疑問を2分で!

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今回は『熱の雑学』として、

氷に塩をかけると温度が下がるのはなぜ?

という疑問に、”わかりやすく・簡単に” 答えていきます。

氷に塩をかけると温度が下がるのはなぜ?

 

氷に塩をかけると温度が下がるのはなぜ?

 

さっそく『氷に塩をかけると温度が下がるのはなぜ?』の答えから!

 

氷に塩をかけると温度が下がる理由」は、ずばり

 【融解熱(ゆうかいねつ)】と【溶解熱(ようかいねつ)】によって周りから【熱を奪う】から

で、

 融解熱 ⇒ 【氷】が【水】になるとき【熱を吸収】する性質(周りの空気の熱を奪う → 温度が下がる)

 溶解熱 ⇒ 【水】に【塩】が溶けたときに【熱を吸収】する性質(周りの空気の熱を奪う → 温度が下がる)

2つの要因によって「温度が下がる」のです。

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わかりやすく「氷+塩で温度が下がるメカニズム」をまとめると

 【氷】を【冷凍庫】から出す

⇒ 【氷】は少しずつ溶けて【水】になる

※ このとき、「水を氷にするために冷凍庫に入れて【冷やした(水の熱を奪った)】とき」と ”逆” で、「氷が水になるには周り(空気)から熱を奪う(氷が熱を吸収する)」必要がある(← 融解熱

⇒ 氷が水になるときの【融解熱】で【周りの空気】から熱を奪う(← 空気の温度が下がる)

※ 【水1g】あたりでおよそ【334J(ジュール)】の熱を奪う(ジュール:エネルギーの単位で、1J で100gのものを1m持ち上げるくらいの仕事量;1カロリー ≒ 4.2ジュール)

 氷に塩をかける

⇒ 氷が少し溶けてできた【水】と【塩】が混ざる

※ このとき、水に塩が溶けると熱を奪う性質(温度を奪う)がある(← 溶解熱

⇒ 【溶解熱】によって温度が下がると同時に、氷が水になる温度【融点】が下がる

※ 普通は0℃で氷がすべて水になるのに、-3℃など低い温度でもすべて水になるようになる(← 凝固点降下

⇒ 氷はより溶けやすくなって、氷 → 水に変化するときの【融解熱】によって熱を吸収する速度も加速

⇒ 水の部分がどんどん増えていき、塩とより混ざるようになり【溶解熱】も加速

⇒ 凝固点降下が進み、【融解熱】がさらに加速

という流れで、

氷に塩をかけると【水になる速度が速くなっていく】から【温度を下げる反応】がより進む

わけです。

 

ただし、

 凝固点降下は【ー21.2℃】まで

なので、どんなに氷と塩があっても

永遠に温度を下げ続けられるわけではない

ことは覚えておいてください(温度が下がりすぎると塩水自体が凍って氷晶が分離します)。

 

また、「溶解熱(水+塩で熱を吸収)が発生する理由」は少し複雑ですが、ざっくりいえば「水に塩が溶ける」とき

 塩 ⇒ NaClの結合が切れてNaとClのイオンに分かれる(← NaClの結合を切るためにエネルギーが必要なので、それを周りの空気からもらう = 吸熱反応)

 水 ⇒ 水素結合で安定していたのに、塩が入ってきたせいで結合が少しきれ不安定になる(水素結合を切るエネルギーが必要;ただしNa&Clイオンが水和するときは発熱)

という何種類もの反応が合わさった結果、

吸熱反応 > 発熱反応の熱収支

となるため、

全体としては熱を吸収する(周りの温度を下げる)反応

になるわけです。

 

もっと詳しく説明したいところですが、また2分で読めない記事になっていると苦情が来てしまうので次回に回します…。

以上、『氷に塩をかけると温度が下がるのはなぜ?』について簡単にまとめました。

お読みいただきありがとうございました<(_ _)>

 

『氷に塩をかけると温度が下がるのはなぜ?』まとめ

 氷に塩をかけると温度が下がる理由 ⇒ 融解熱と溶解熱によって氷が熱を吸収し、周りの空気の温度をどんどん下げていくから

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