海の疑問

【水分子の形が関係!】氷が水に浮かぶ理由を図解でわかりやすく解説!

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ちーがくん
ちーがくん
はかせ!飲み物を入れたコップに氷をいれると、氷は水に浮きますよね?
一体これはどうしてなのですか?
はかせ
はかせ
多くの物質では気体よりも液体、液体より固体の方が密度が大きいな。しかし、水や氷の場合はすごく特殊で、水よりも氷の方が密度が小さく、軽いんじゃ。
よし、今回は水が氷よりも軽い理由について解説するぞ!

水に浮かべた氷や海に浮かぶ氷を見て、どうして氷は水に浮かぶのか、疑問に思ったことはありませんか?

本記事を読めば、氷が水に浮かぶ理由について図解で学ぶことができます。

今回は水と氷の秘密について、モルモットたちと一緒に学んでいきましょう!

氷が浮かんでいるのはなぜ?

ちーがくん
ちーがくん
改めてですが、氷が水に浮かんでいる場面は身の回りでよく目にしますよね!
はかせ
はかせ
飲み物に浮かべた氷だけでなく、北極に浮かぶ氷などがその代表例じゃな。
ちーがくん
ちーがくん
普通固体が浮かぶっていうのはかなり珍しいケースですよね?
どうして氷は浮かんでいるのでしょうか?

水分子が規則正しく並ぶと…

はかせ
はかせ
その理由は「水分子の特徴的な形」が関係しているんじゃ!
ちーがくん
ちーがくん
水分子の特徴的な形?
はかせ
はかせ
一度は目にしたことがあると思うが、水分子は折れ線のような形をしているんじゃ。
ちーがくん
ちーがくん
水分子の形は見たことありますが、これが氷が水に浮かぶ理由とに関係があるのですか?
はかせ
はかせ
液体では、この水分子が色々な方向に自由に運動している状態なんじゃ。
しかし、固体になり水分子が規則正しく並ぶことによって、六角形のような形になって整列し、水分子の間にすき間が生まれるんじゃよ。
ちーがくん
ちーがくん
そうなんですね!
水分子の形が特徴的だから、詰められずに空間ができてしまうんですね!

水よりも氷の方が密度が小さいため浮く!

はかせ
はかせ
氷が水に浮かぶのは、氷にできているこのすき間によって、氷の密度が小さいためなんじゃ。
ちーがくん
ちーがくん
なるほど!
水分子の間にすき間のある氷の方が水よりも密度が小さいから、飲み物に浮かべた氷も北極の氷も浮かぶんですね!
はかせ
はかせ
最初にも説明した通り、多くの物質では気体よりも液体、液体より固体の方が密度が大きいんじゃ。
しかし、水は水分子の形の特殊さから、固体である氷の方が液体である水よりも密度が小さい、非常に特徴的な物質なんじゃよ。
ちーがくん
ちーがくん
こんな身近なところにある水が、特殊な物質だったとは!驚きです!

まとめ

はかせ
はかせ
今回は、氷が水に浮かぶ理由について解説したぞ。
固体が液体に浮くという不思議な現象は、水分子の特徴的な形が関係していたんじゃよ。
ちーがくん
ちーがくん
氷になって水分子が整列すると間にすき間が生まれるので、氷は水よりも密度が小さいんでしたよね!
身の回りの疑問がまたひとつ解消されてすごく楽しかったです!はかせ!今日はありがとうございました!

最後までお読みいただき、ありがとうございました!

地学系大学院生ブロガー/気象予報士
ちーがくん
地学教育を普及させるために文系コースから高3で理転した大学院生です。大学では地球科学を専攻し、現在は気象系の研究室に所属しています。地学教育の空洞化を食い止めるために、当ブログを運営しています。このブログを通じて、地学教育の実態や、地学の魅力をお伝えしていきます!
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