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(6659) 氷に塩を入れると温度が下がるわけを教えてください
nao
2004/08/28(土) 16:09

私は高1で、
自由研究で、ただの氷・氷と塩・氷と砂糖の入ったコップの中に
温度計をいれて温度を測る実験をしています。
その結果、塩・砂糖・何も入れないの順に、
温度が低くなりました。
また、かき混ぜながら温度を測定した時の方が
温度が低くなりました。
あと、塩を入れたものの方が、砂糖をいれたものより水っぽくなりました。
これらの事が何故起こるのか、教えてください。


(6668) (Re:6659)
Re:氷に塩を入れると温度が下がるわけを教えてください
M&M
2004/08/29(日) 06:44

nao さん、こんにちは。

>自由研究で、ただの氷・氷と塩・氷と砂糖の入ったコップの中に
>温度計をいれて温度を測る実験をしています。
>その結果、塩・砂糖・何も入れないの順に、温度が低くなりました。
>また、かき混ぜながら温度を測定した時の方が温度が低くなりました。

 【日常】の部屋で、1ヶ月ほど前に「寒剤について」というリキさんの質問がありました。そこをまず読んで下さい。寒剤について
少しむずかしいところがあるかもしれません。わかりにくければ遠慮なく質問して下さい。そして、氷と塩・氷と砂糖の違いについて考えてみましょう。

>あと、塩を入れたものの方が、砂糖をいれたものより水っぽくなりました。

 これは溶液の粘度の問題です。食塩水は濃くてもあまり粘度が高くなりませんが、砂糖水は粘度が高くなります。



(6676) (Re:6668)
Re2:氷に塩を入れると温度が下がるわけを教えてください
nao
2004/08/29(日) 11:07

寒剤については分かりました。ありがとうございます。

私の表現が悪かったようなのですが、塩を入れたものの方が、砂糖を入れたものよりも、氷がよく融けていたのですが、これも粘度と関係があるのでしょうか?
塩のほうが砂糖よりも氷を溶かす性質が強いのですか?それはいったい何故なのですか?

それと、氷を砕いた場合の方が温度が低くなったのですが、これは氷の表面積が大きくなる事で、塩や砂糖に接する面積が増えたからでしょうか?

また、かき混ぜながら温度を測定した方が、かき混ぜずに測定した時よりも温度が低くなったのは、全体に塩または砂糖がいきわたり、濃度が均一になるからでしょうか?

以上の事を教えてください。お願いします。


(6691) (Re:6676)
Re3:氷に塩を入れると温度が下がるわけを教えてください
M&M
2004/08/29(日) 21:52

nao さん、こんばんは。M&Mです。

>私の表現が悪かったようなのですが、塩を入れたものの方が、砂糖を入れた
>ものよりも、氷がよく融けていたのですが、これも粘度と関係があるのでし
>ょうか?

 私も少し読み違えたようです。食塩の方が砂糖よりも溶解熱(吸熱)の値が大きいし、また氷から水をはぎ取る力も強いため、氷が融けやすいのです。それは粘度とは関係ありませんが、食塩水のほうがさらさらしていますので、より水っぽく感じるはずです。ただ食塩の組成が全体の22.4%になるように混ぜた場合には、−21.2℃以下に温度が下がると全体が凍ってしまいます。

>塩のほうが砂糖よりも氷を溶かす性質が強いのですか?それはいったい何故
>なのですか?

 そうです。食塩の方が強いのです。何故か? それはちょっとむずかしい。食塩が溶けた水溶液中では、水分子はNa+ イオンや Cl- イオンと結合しています。これをイオンの水和ということは学んだと思います。そのため水分子が拘束されていると考えて下さい。その溶液と氷が接触していると、氷から水分子を奪って食塩の濃度を薄めようとするのです。氷は水分子が水素結合という比較的強い分子間力で結びついた結晶です。それを融かして液体の水にするには大きなエネルギーが必要です。氷の融解熱が大きいのはそのためです。容器の外から熱が供給される速度は遅いので、自分自身のもっているエネルギーを使うために温度が下がります。

 砂糖(ショ糖)も水に溶けるとやはり水和します。しかしその水和の程度が、食塩水よりは少し弱いのです。また分子が大きいので、1モル当たりの質量は砂糖のほうが大きいことは、同じ質量の食塩と砂糖を使った場合、物質量は 食塩>ショ糖 になりますので、その働きは食塩のほうが大きくなります。

 誤解のないようにしていただきたいのですが、食塩や砂糖を入れるとどんどん氷が融けるのではなく、食塩や砂糖の量にみあっただけ氷は融けるということです。
 以上のことで「なぜ?」に十分答えたとはいえませんが、高1のnao さんは、いまはこの程度の理解でよいと思います。

>それと、氷を砕いた場合の方が温度が低くなったのですが、これは氷の表
>面積が大きくなる事で、塩や砂糖に接する面積が増えたからでしょうか?

その通りです。

>また、かき混ぜながら温度を測定した方が、かき混ぜずに測定した時より
>も温度が低くなったのは、全体に塩または砂糖がいきわたり、濃度が均一
>になるからでしょうか?

これもその理解でよいでしょう。全体にいきわたることで反応が速く進みます。





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