水と空気の熱伝導

先にとけるのは・・・?(No.109)

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先にとけるのは・・・? 先にとけるのは・・・?

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

どうしてなのかな

水を入れて凍らせた3本のペットボトル。1本はそのまま、もう1本は下の方に、残りの1本にはまん中あたりに穴をあけて、とけた水が外へ流れるようにします。さて、どのペットボトルの氷が一番先にとけてしまうでしょう。ちょっと考えてみてください。

そうかなるほど

冷たい水で満たされているほうが、何だかとけにくいような気もしますね。でも実際に試してみると、穴をあけなかったペットボトルの氷が一番先にとけてしまって、下の方に穴をあけて水が外へ流れるようにしたペットボトルの氷が最後まで残ります。ちょっと不思議ですね。
物質の一部をあたためると、その部分の分子や原子はエネルギーを受け取って激しく運動します。この運動がまわりの分子や原子に伝わると、その部分の分子や原子も激しく運動するようになって温度が高くなります。こうして熱が伝わる現象を熱伝導と呼びますが、空気のような気体では分子と分子の間が離れているため、水のようにすぐ隣に分子がある液体に比べて熱が伝わりにくいのです。水の熱伝導率(熱の伝わりやすさ)は空気の20倍以上もあるので、とけた水を抜いたペットボトル(氷のまわりは空気)に比べて、水を抜かなかったペットボトル(氷のまわりは水)の方が熱が伝わりやすく、氷が早くとけたのです。ところで、まん中あたりに穴をあけたペットボトルの氷はどんなとけ方をしましたか? 空気に触れている部分はとけにくく、水に触れている部分はとけやすいので、下の方が先に細くなるはずです。

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