「水」について楽しく学ぼう!

水の不思議ふしぎ

水は、えると氷になります。温めていけば、水蒸気すいじょうきになります。氷には形があり、しっかり手で持つことができます。水は形を持たず、手でつかむことはできません。水蒸気すいじょうきは、空気中にただよっている目には見えないくらい小さな水のつぶです。おふろや火にかけたやかんから出る湯気、空にうかんだ雲、これらもみんな水が形をえたものです。ふつうの状態じょうたいで、空気中の水分を目で見ることはむずかしいですが、こんなふうに形をえると、目でたしかめることができます。こんなにちがうのに、この3つのものは全て“水”なのです。水は温度によって姿すがたえる、不思議ふしぎなものだといえそうです。水の不思議ふしぎさぐってみましょう。

1. 水をミクロの目で見ると!?

水のしずくを1てき落としてみると、しずくはお皿やつくえに当たってはねて、もっと小さなしずくのつぶにくだけます。

この小さなつぶを、もっともっと小さくしていったら? 水の一番小さなつぶは、残念ざんねんながら目で見ることはできません。これを「水の分子ぶんし」といいます。

氷や水蒸気すいじょうきになったとき、水の分子はどのように変化へんかするのでしょうか。

水の状態じょうたい変化へんかするには、温度の他に、まわりの空気の圧力あつりょくが深く関係かんけいしています。図にしめしてある温度は、地上0メートル、1気圧きあつの場合です。富士ふじ山の頂上ちょうじょうなど、高いところでは気圧きあつひくくなるので、氷や水や水蒸気すいじょうき変化へんかする温度がわってきます。

氷・水・水蒸気(すいじょうき)
氷・水・水蒸気すいじょうき

  •  水が氷になっているとき
    水は0度になると、氷になります。温度が下がると、分子どうしでくっついて動かなくなります。
  •  水が“水”になっているとき
    分子はいくつかが集まってグループになったり、そのグループからはなれたりしながら、いろいろな方向へ向かって自由に動いています。
  •  水が水蒸気すいじょうきになっているとき
    水は100度になると、ふっとうして水蒸気すいじょうきになります。温度が上がると、分子の運動はますます速くはげしくなり、グループから完全かんぜんにはなれて外へび出していきます。

2. 自然しぜんの中で、不思議ふしぎを発見!

水の不思議ふしぎ性質せいしつは、自然しぜんの中でも見つけることができます。どのような不思議ふしぎがあるか、さがしてみましょう。

<ア. 氷山が海にうかんでいる>

氷山
氷山は水にうかぶ

少しも不思議ふしぎだと思わないかもしれませんが、実はとても不思議ふしぎなことです。ふつうの物質ぶっしつは、液体えきたいでいるときよりも、かたまって固体こたいになったときのほうが密度みつど体積たいせきあたりの重さ)が大きくなります。ところが水は、氷になると密度みつどが小さくなるのです。

水分子は、氷になるとくっつきあって1つになりますが、1で見たように不思議ふしぎな形をしているので、どのようにきちんとならんでも、どうしてもすき間がたくさんできてしまうのです。

つまり水のままでいるときのほうが、分子どうしのすき間が小さいことになります。だから、同じ体積たいせきくらべると、水より氷のほうが軽くなるというわけです。

飲みものに入れた氷がうかぶのも、氷山が海にうかぶのも、水の密度みつどが氷になると下がるため。でなければ、どのように大きな氷山も、あっという間に海にしずんでしまい、地球から氷山はなくなってしまうでしょう。

<イ. 真夏でも、川や海がお湯にならないのはなぜ?>

真夏に海水浴かいすいよくに行くと、海の水は少しひんやりしています。ところが、すなはまやちゅう車場にとめた車の表面はとてもあつくて、さわることもできないほどです。

水は、とても温まりにくく、めにくい性質せいしつを持っています。

台所で実際じっさい料理りょうりしているところを見ると、同じ火にかけてもやかんの水はなかなかふっとうしませんが、天ぷらなべの油はすぐに100度をこえて、天ぷらをあげるのにちょうどよい170度くらいまで上がります。車の材料ざいりょうである鉄は、もっと簡単かんたんあつくなります。だから、夏の太陽の日ざしだけでも、さわれないほどあつくなるのです。

もし水がすぐに温まってしまう物質ぶっしつだったら、川や海はとてもあつくなってしまい、多くの生き物がすめない場所になってしまいます。水のおかげで、環境かんきょう変化へんかがゆるやかになり、いろいろな生き物がらしやすくなっているのです。

水はいつでも近くにあるから、全然ぜんぜん不思議ふしぎなものだと思わなかったな。地球の環境かんきょうが、生き物にとってらしやすいのも、水が役立っているんだね!

【参考文献】

 ・播磨裕 岡野正義 山崎岳 ほか/共著 『水の総合科学』 三共出版

 ・平澤猛男/著 『水は永遠の友』 研成社

 ・石原信次/著 『知っておきたい水のすべて』 インデックス・コミュニケーションズ

 ・上平恒/著 『水とはなにか』 講談社ブルーバックス

 ・左巻健男/著 『水と空気の不思議100』 東京書籍

 ・稲場秀明/著 『氷はなぜ水に浮かぶのか』 丸善

 ・中川鶴太郎/文 村田道紀/絵 『氷・水・水蒸気』 岩波書店

 ・ウォルター・ウィック/著 『ひとしずくの水』 あすなろ書房

 ・『学研の観察・実験シリーズ 空気中の水の変化』 学習研究社

 ・高橋裕 他/編 『水の百科事典』 丸善 1997

 ・長谷川三郎 他/編 『岩波理化学辞典5版』 岩波書店

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