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【水分子の形が関係！】冬になると水道管が破裂するのはなぜ？原因を図解で解説！

ちーがくん 2023年7月1日 / 2023年11月3日

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ちーがくん

はかせ！冬にはニュースで｢水道管の凍結に注意してください｣というニュースが流れていますよね？
どうして水道管の凍結が危険なのですか？

はかせ

確かに冬になると｢水道管の凍結に注意｣というニュースがよく流れているな。冬に水道管の凍結に注意しなくてはいけない理由は、水分子の形が関係しているんじゃよ。
よし、今回は冬になると水道管が破裂してしまう理由について解説するぞ！

よくニュースで｢冬の冷えた朝には水道管の凍結に注意｣というのを耳にしたことはありませんか？

どうして水道管の凍結に注意しなくてはいけないのかご存知ですか？

本記事を読めば、冬になると水道管が破裂してしまう理由について図解で学ぶことができます。

今回は水道管の破裂に関連した水分子の秘密について、モルモットたちと一緒に学んでいきましょう！

Contents

冬によく耳にする｢水道管の破裂｣
水が氷になると体積が大きくなる！
行き場を失った状態で水が氷になると…
まとめ

冬によく耳にする｢水道管の破裂｣

ちーがくん

冬場にはこのようなニュースをよく耳にしますよね？

はかせ

冬の冷えた日の朝にはこのような水道管の凍結に注意しなくてはいけないな。
いくつかのニュースでは｢水道管凍結予測｣のようなものが出されているな。

ちーがくん

水道管の凍結をわざわざ予測してるんですか？
水道管が凍結するかどうかがそんなに重要なんでしょうか？

はかせ

そうなんじゃよ。その理由を解説していくぞ。

水が氷になると体積が大きくなる！

はかせ

水道管が凍結するかが重要な理由は｢水が氷になると体積が大きくなる｣ためなんじゃ！

ちーがくん

水が氷になると体積が大きくなっちゃうんですか!?
一体なんでそんなことが起きるんですか？

はかせ

それはな、水分子の形が特徴的だからなんじゃよ。

ちーがくん

水分子の形は何度か見たことがありますよ！
折れ線のような形をしていますよね？

はかせ

そうじゃな。この形が重要なんじゃ。水分子が液体の時には、水分子は自由に運動している。
この水が氷になると水分子が整列するんじゃが、水分子の形が特徴的であるため整列した時に中に空洞ができてしまうんじゃよ。

ちーがくん

あっ！確かに！
形が特殊なので、きれいに整列させようとすると空洞ができてしまいますね！

はかせ

これにより氷の体積が大きくなるんじゃ。
多くの物質では気体よりも液体、液体より固体の方が体積が小さくなるんじゃが、水分子だけ特徴的で、液体の水よりも固体である氷の方が体積が大きくなるんじゃ。

ちーがくん

そうなんですね！知らなかった！

行き場を失った状態で水が氷になると…

はかせ

では話を水道管に戻そう。
水よりも氷の方が体積が大きいということを知れば、冬場の朝に水道管が凍ると危険な理由も分かるはずじゃぞ！

ちーがくん

分かりました！水道管の中で水は行き場を失っているんですよね。
その行き場を失っている水が夜間に冷えて凍ると、体積が大きくなって水道管が破裂してしまうんですね！

はかせ

お見事じゃ！夜間に水道管が凍って体積が大きくなると、水道管にひびが入ってしまうんじゃ。
その状態で朝になって氷が水に戻ると、ひびが入ったところから水があふれてしまうんじゃ。

ちーがくん

そうなんですね！氷のうちは水道管から水は吹き出ませんが、氷が水に戻ると水が吹き出てしまうんですね！
水道管が凍ると危険な理由がよく分かりました！

まとめ

はかせ

今回は冬に水道管が破裂してしまう理由について解説したぞ。
水道管が凍結して破裂してしまうのは、水分子の形が関係しているんじゃ。

ちーがくん

水分子が折れ線のような形をしているから、整列した時に空洞ができてしまうんですよね！どうしてやたらと冬に水道管の凍結に注意を呼びかけているのかがよく分かりました！
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！

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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！