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(694) 物の凍る温度と解ける温度
カイ
2006年08月18日(金) 18時06分

小学6年生です。
夏休みの自由研究で、凍らせた物の解ける時間を測定しました。
凍らせるときに、醤油は、凍りませんでした。
調べたら、醤油は−40度位でないと凍らない事が分かりました。
インターネットで調べても、いろんな物の凍る温度解ける温度が分かりませんでした。
食塩水・砂糖水・酢・牛乳・炭酸水・レモン水の順番で、解けてきましたがそれで正しいのでしょうか?
また、凍る温度・解ける温度を知りたくなりました。
教えて下さい。



(695) (Re:694)
Re:物の凍る温度と解ける温度
M&M
2006年08月18日(金) 19時19分

カイさん、こんばんは。
【理科】の部屋で
>食塩水、砂糖水、酢、牛乳、炭酸水、レモン水の凍る温度と解ける温度を教えて下さい。
と質問したカイさんですね。【自由研究】質問箱のほうが適切な質問先ですのでこちらでお答えします。こんどは学年が分かりましたので答えやすいですよ。
>小学6年生です。
>夏休みの自由研究で、凍らせた物の解ける時間を測定しました。
>凍らせるときに、醤油は、凍りませんでした。
>調べたら、醤油は−40度位でないと凍らない事が分かりました。
>インターネットで調べても、いろんな物の凍る温度解ける温度が分かりませんでした。
>食塩水・砂糖水・酢・牛乳・炭酸水・レモン水の順番で、解けてきましたがそれで正しいのでしょうか?
>また、凍る温度・解ける温度を知りたくなりました。
凍らせたものの溶ける時間というのは、それが何度で凍るものかということと密接な関係があります。上のような水溶液の場合は、正確には凍り始める温度と解け始める温度は違いますが、いまは凍る温度と解ける温度は(ほぼ)同じと考えることにします。そして、凍る温度が低いものほど解けるときははやく解けます。食塩水が一番はやく解けたのあれば、その食塩水の凍る温度が一番低かったのでしょう。だから凍る温度
 (低い) 食塩水・砂糖水・酢・牛乳・炭酸水・レモン水 (高い)
ということになるでしょう。
 しかし、「凍る温度・解ける温度を知りたい」という質問にはお答えできないのです。食塩水・砂糖水・酢・牛乳・炭酸水・レモン水がそれぞれ何度で凍るかは分かりません。どうしてかというと、食塩水や砂糖水などはその濃度によって凍る温度が違うからです。うすい食塩水や砂糖水は0℃以下でも比較的高い温度で凍りますが、濃い溶液は低い温度で凍ります。醤油が凍らなかった理由の一つは、醤油は濃い食塩水と同じだからです。酢や牛乳は大体の濃度が分かっていますから、何度ぐらいで凍るかは予想できますが、それでも正確には分かりません。
 自由研究ですから、もしマイナス20℃程度まで測れる温度計を持っているのなら、実際に凍る温度を調べてみることですね。家庭用の冷蔵庫に付いている冷凍庫はマイナス20℃ぐらいまでは冷やせるはずです。
 それが無理なら、食塩水や砂糖水はどうやってつくったかを教えて下さい。つまり水何グラムに食塩何グラムを溶かしたとかです。他の炭酸水やレモン水についても濃度が分からないとなんともいえません。炭酸だけが溶けたものなのか、砂糖も入っているのか…などもです。



(745) (Re:694)
Re:物の凍る温度と解ける温度
カイ
2006年08月22日(火) 08時03分

M&M 様
この間は、お返事ありがとうございました。
もう一度、実験し直してみました。

1.水100gに食塩10g    6.水100gに砂糖1g
2.水100gに食塩5g   7.穀物酢(2年熟成)
3.水100gに食塩1g   8.オレンジジュース(濃縮還元              100%)
4.水100gに砂糖10g    9.ポッカレモン(濃縮果汁                 100%)
5.水100gに砂糖5g  10.炭酸水(100%)

をよくかき混ぜて水溶液を作り、8g入りの容器に入れ-20度の冷凍庫で凍らせました。
そして室温32度で溶かしてみました。

1=塩10g(20分)
2=塩5g(25分)
3=酢(30分)
4=炭酸水(30分)
5=オレンジジュース(31分)
6=ポッカレモン(35分)
7=砂糖5g(36分)
8=砂糖10g(36分)
9=塩1g(38分)
10=砂糖1g(40分) でした。

前の返事の中で凍る温度を調べてみなさいと有りましたが、冷蔵庫の中を観察出来ないので、
食塩水等の濃度(作り方)について書いて、やってみました。
同じ種類の水溶液では、濃い物ほど早く溶ける事が分かりました。濃度が高いほど凍りにくいという事ですよね!
これでよいでしょうか?
また、酢・レモン水・牛乳等の濃度も、大体分かっていると書いてありましたので、教えて下さい。

この実験では、8gの液で行いましたが、「重さ」でするのと「量」ででするのとでは、違いが出るのでしょうか?



(751) (Re:745)
Re:物の凍る温度と解ける温度
M&M
2006年08月22日(火) 23時39分

カイさん、こんばんは。
>もう一度、実験し直してみました。
 こんどは濃度を決めて実験しましたね。ずいぶん進歩しましたよ。
>前の返事の中で凍る温度を調べてみなさいと有りましたが、冷蔵庫の中を観察出来ないので、
>食塩水等の濃度(作り方)について書いて、やってみました。
 そうですね。家の冷蔵庫と、普通の温度計では凍る温度を測るのは無理ですね。コードの先にセンサー(サーミスター)がついたデジタル温度計でないとできません。外に出してから融け始めたらそのときの温度を測るのも一つの方法です。
 カイさんがやったように、融ける時間をはかるのも一つの目安になります。この時間というのは、冷凍庫から32度の部屋に出してから、融けてしまうまでの時間ということですね?
>同じ種類の水溶液では、濃い物ほど早く溶ける事が分かりました。濃度が高いほど凍りにくいという事ですよね!
そうです、その通りです。同じ食塩水どうし、砂糖水どうしでは、濃いものほど凍る温度が低くなります。ところが同じように100gの水に同じ量の食塩や砂糖を溶かしたものを比較するとどうでしょう。
 塩10g(20分)−砂糖10g(36分)
 塩 5g(25分)−砂糖 5g(36分)
 塩 1g(38分)−砂糖 1g(40分)
同じ濃さなのに、どうして違いがでるのかな? この理由はまだ小6のカイさんには、わからなくてよいのです。不思議だなと思いつづけていて下さい。

>また、酢・レモン水・牛乳等の濃度も、大体分かっていると書いてありましたので、教えて下さい。
 これはね、むずかしいです。どれも一つの物質だけが溶けているものではありませんから。たとえば、酢の主成分は酢酸で、普通の食酢中の酢酸の濃度は4.3%前後です。つまり100gの酢の中に4.3gの酢酸が溶けていますから、100gの水に4.5gの酢酸を溶かしたものということになりますが、酢酸以外にも溶けているものが少しあります。レモン水や牛乳となるともっとむずかしい。牛乳は約87%が水で、溶けている全固形分が約13%です。固形分はおもにカゼインというタンパク質が約2.9〜3.9%、脂質(脂肪)3.3〜5.3%、糖質(乳糖など)4.4〜4.7%、その他無機質0.7〜0.8%です。パーセントで表した濃度は13%と高いのですが、タンパク質という非常に大きな分子が溶けています。これが比較的凍りやすい原因なのですが…。
 オレンジジュースやポッカレモン、これはわかりません。

>この実験では、8gの液で行いましたが、「重さ」でするのと「量」ででするのとでは、違いが出るのでしょうか?
「量」というのは「体積」のことですか? 「重さ」でも「体積」でも、融ける時間にはそれほど差はないでしょうね。





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