氷と気泡

透明な氷をつくろう!(No.48)

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透明な氷をつくろう! 透明な氷をつくろう!

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?

冬、池や湖にできる氷はガラスのように透明です。でも、家庭の冷凍庫でつくる氷は白くにごっています。なぜでしょう?水の中には空気がとけ込んでいます。凍りはじめると、空気はまだ凍っていない水の中に追い出されます。水にとけ込める空気の量には限りがあるので、限界を超えた空気が目に見える気泡となって現れてくるのです。
家庭の冷凍庫では、水は周辺から中心に向かって凍るため、気泡は氷の内側に閉じこめられます。この気泡に光が当たると、あらゆる方向に光が反射する現象(乱反射)が起こり、氷が白くにごって見えるのです。また、氷の中心部の体積膨張によって亀裂ができ、そこへ空気が入っていっそう白くにごって見えるのです

そうかなるほど!

池や湖は周囲を土で囲まれているので、底の方は外気温の影響を受けにくくなっています。外気にふれている表面からゆっくりと凍るため、水の中に含まれている空気は下へ下へと追いやられ、表面近くでは、気泡を含まない透明な氷ができるのです。
このことを利用して、家庭の冷蔵庫で透明な氷をつくる実験をしてみましょう。完全に透明な氷はできませんが、周囲を断熱して表面からゆっくり凍らせ、膨張の逃げ道をつくることで、気泡が下の方へ集まる様子がよくわかります。

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