水が凍る理由とは？

はじめに：水は何でできているの？

はじめに、「なぜ、水は凍ると固形になるの？」という疑問について考える前に、まず水が何でできているかについて理解することが重要です。

水は、化学的には「水分子」と呼ばれる2つの水素原子と1つの酸素原子が結合した分子から構成されています。この水分子は非常に小さく、目には見えません。しかし、私たちが生活する上で非常に重要な役割を果たしています。

水は、私たちが飲んだり、料理に使ったり、洗濯物を洗うのに使ったりするなど、日常生活に欠かせないものです。また、水は地球上に存在する生命の源としても非常に重要であり、植物や動物など、あらゆる生物が生きるために必要なものです。

次に、水が凍ると固形になる理由について考えていきましょう。

原子というのはすごく小さな粒です．スイヘーリーベって聞いたことがある人は，あれです． 冷凍庫に入れると水がこおる．そんな当たり前のことがなぜ起こるのかの解説です．

凍るとはどういうこと？　

次に、水が凍ると固形になる理由を理解するために、まず「凍る」とはどういうことかについて考えてみましょう。

「凍る」とは、物質が液体から固体に変化することを指します。水が凍ると、液体状態から氷のような固体状態に変化します。

この凍る現象は、私たちの生活でよく見かけるものです。冷蔵庫や冷凍庫で冷やした飲み物や食べ物が凍ったり、冬の寒い日には道路や車の窓ガラスが凍結することがあります。

では、なぜ水は凍ると固形になるのでしょうか？　次の項目で、その理由を詳しく見ていきます。

水が凍るときに起こること　

水が凍るということは、水が固形の「氷」に変わることです。水が氷に変わるときには、水の分子同士の引き合いが強くなり、氷結晶という固体が形成されます。氷結晶は、水分子が特別な並び方をすることでできます。

水が氷に変わるときは、水分子の動きが遅くなっていきます。そして、水分子同士が引き合う力が強くなって、氷晶核と呼ばれる小さな結晶ができます。その後、氷晶核の周りに水分子が集まり、氷がどんどん成長します。最終的には、液体の水が氷のような固体になってしまいます。

水が凍るときには、水の量は変わりませんが、氷は水よりも軽いため、同じ体積の氷と水を比べると、氷の方が重さが軽くなってしまいます。

水を凍らせると大きくなります．同じ重さなのに大きくなるので，水と氷だと比重が小さいということになります．そのため水の上に氷が浮かぶんですね．

水の分子と凍ることの関係

水は、分子という小さな粒子でできています。この水分子は、水の中で自由に動き回ることができます。水が液体であるときは、水分子が動き回りながら互いに引き合っているため、水は流れるように動くことができます。

しかし、水が凍ると、水分子の動きが遅くなっていきます。そして、水分子同士の引力が強くなり、氷晶核と呼ばれる小さな結晶ができます。氷晶核の周りに水分子が集まり、氷がどんどん成長します。最終的には、液体の水が氷のような固体になります。

つまり、水分子同士の引き合いが強くなると、水は凍って氷に変わることができるのです。このように、水の分子同士の関係が変化することで、水が凍ることが起こるのです。

凍る温度と気圧の関係　

水が凍る温度は、気圧によって変わることがあります。普通の気圧の下では、水が凍る温度は0度です。つまり、0度以下の温度で水は凍ります。しかし、気圧が高くなると、水が凍る温度は下がります。逆に、気圧が低くなると、水が凍る温度は上がります。

たとえば、高い山に登ると、気圧が低くなるため、水が沸騰する温度が低くなります。同様に、気圧が低くなると水が凍る温度も高くなります。つまり、水が凍る温度は、気圧が高くなるほど下がり、気圧が低くなるほど上がるということです。

しかし、普通の生活の中では、気圧の変化が水が凍る温度に影響を与えることはあまりありません。したがって、普段は、水が凍る温度を0度と覚えておくとよいでしょう。

０度というのは摂氏での話ですね．温度についてはYoutubeにしているのでぜひそれもご覧ください．

まとめ：水が凍ると固形になる理由

水が凍ると固形になる理由は、水分子同士の引き合いが強くなるためです。液体の水は、水分子同士が動き回りながら互いに引き合っているため、流れるように動くことができます。しかし、水が凍ると、水分子同士の引き合いが強くなり、氷晶核と呼ばれる小さな結晶ができます。そして、氷晶核の周りに水分子が集まり、氷がどんどん成長します。最終的には、液体の水が氷のような固体になるのです。

また、水が凍る温度は、気圧によって変わることがあります。普通の気圧の下では、水が凍る温度は0度です。しかし、気圧が高くなると、水が凍る温度は下がり、気圧が低くなると、水が凍る温度は上がります。

水が凍ることは、私たちの生活に欠かせないことのひとつです。例えば、冷蔵庫や冷凍庫では、水を凍らせて保存することができます。また、冬になると、雪が降って外は寒くなりますが、水が凍ることで雪ができ、楽しい遊びやスポーツができるようになります。水が凍ることで、私たちの生活がより豊かになるのです。

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