過冷却水(寒剤利用)

物理化学系

過冷却水(寒剤利用)

● 学 年 : 中学~
● 題材分類 : 物理化学系
● お手軽度 : 1日以内

過冷却水は0℃以下になっても凍らない状態の水。衝撃を与えると一気に凍る。
過冷却水を上手につくる方法を研究、凍るときの様子や温度変化を確認する。

用意するもの

ペットボトル(凹凸が少ない形の炭酸用など)350mlサイズが手頃か。クーラーボックス(なければポリバケツ)、氷、食塩、温度計、デジカメ

方法

・ペットボトルに過冷却にする水を入れておく。
・クーラーボックスに氷をたくさん入れ、そこに食塩をたくさん(氷の重さの10~20%の重さ)入れてかき混ぜる。水を少し加えて水温を測る。-5℃以下になったら、そこにペットボトルを入れて、全体が浸かるようにセット。
・振動などがない場所にそっと放置しておけば、30分ほどで過冷却状態になるはず。途中で様子を見たりしない。
・ペットボトル内の水の水温を確認。過冷却状態になっていたら、ショックを与えてみる。凍ったら再び水温を確認する。
・上手くいかなかったら、条件を変えて再度チャレンジだ。
・ジュースなど水以外の溶液もためしてみよう。

まとめ方

どういう条件で過冷却水ができたか、できなかったか。データを示してまとめる。
過冷却水ができる理屈自体は難しいので、深く追求しないほうがよいかも。
凍るときの様子を観察、温度変化も記録。デジカメで凍るときの連続写真や動画が撮れるとよい。

参考サイト

【過冷却】注いだ水が一瞬で氷に!? | 自由研究におすすめ!家庭でできる科学実験シリーズ「試してフシギ」| NGKサイエンスサイト | 日本ガイシ株式会社
日本ガイシの家庭でできる科学実験シリーズ「試してフシギ」のご紹介。夏休み冬休みの自由研究・実験テーマにおすすめです。
「水が0℃で凍らない!?」
日常生活の中で気体、液体、固体の三態を見ることができる数少ない物質でもあります。その中で水を冷やして氷を作ることは誰もが経験しているでしょう。

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