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【化学】氷がなぜ滑るのか、実はまだわかっていない［02/01］


1 ：2018/02/02 〜 最終レス ：2018/04/28
2018年1月後半の大寒波では日本海側だけでなく関東地方にも雪が降り、転倒や車のスリップなどで700人以上がケガ(*1)をしました。

　それは氷という物質（H2Oの固体状態）の持つ、ある特殊な性質からくるものでした。
それが「滑る」です。

　もちろん、鉄板の上に水や油が撒かれていれば滑りますが、
乾いた鉄板であればいくら寒かろうが熱かろうが、滑ることはありません。
でも氷は、水が撒かれてなくとも滑るのです。なぜなのでしょう。

　他にも氷は、他の物質にない特殊な性質をいろいろ持っています。
その2つ目が「増える」です。ふつうの物質は、液体から固体になるとき、体積が減ります。
たとえば溶かしたパラフィン（洋ロウソクの原料）を、
コップに入れて冷やしていくと真ん中が大きく凹みます。体積が15％も減るからです。
http://dol.ismcdn.jp/mwimgs/3/e/670m/img_3efc2ba51062d3292662346688ec6a4947581.jpg

　でもH2Oの場合には逆です。
固体（氷）になると体積が10％増えるので、液体（水）に浮くようになります。

氷の特殊さの3つ目は「奪う」です。
H2Oは気体→液体のときに周りから奪う熱量＝凝集熱（逆が気化熱もしくは蒸発熱）も、
1ｇあたり532calと他の物質に比べ圧倒的(*2)ですが、
液体→固体の凝固熱（逆は融解熱）も80calと銅の2倍、鉄の13倍、液体酸素の24倍に達します。
氷はできるときに、多くの熱を周りから奪うのです。

〈氷はなぜ増えるのか。それは〉

「滑る」の話にいく前に、水が凍ると体積が増える(*3)理由を説明します。

　ふつうの物質は、固体になるとき分子間の隙間が減って、
ぎゅっと締まるので体積が減ることになります。密度が上がるので、体積当たりでは重くなります。

　H2O分子の特長はその非常に強い分極性（双極性モーメントという）にあります。
遠くから見ると電気的に中性ですが、近寄るとプラスとマイナスが狭い範囲で強く分かれているのです。
http://dol.ismcdn.jp/mwimgs/e/d/670m/img_ed67863b28ed06835425b4d9314ce7c643682.jpg

　磁気と電気は異なりますが、H2O分子はもの凄く小さな強力磁石のようなものとイメージしてもいいでしょう。
これが相手の物質に張り付いて、
分子をひとつひとつ引き剥がし、自分たちの隙間に取り込んでいくのです。
これが水にものが良く溶ける理由なのですが、これはH2O分子同士でも同じ。

　H2O分子は、H2O分子のなかに上手に取り込まれているのです。

　ところが、固体になると分子は行儀良く整列しなくてはならないので、
逆に隙間ができて体積が増えるというわけです。
http://dol.ismcdn.jp/mwimgs/f/8/670m/img_f862cf5cf4883e1617efbcd16d5fd69a28541.jpg

　まさにこの「増える」性質のために、海や川の生物は冬でも死なずに済んでいます。
もし氷が水より重かったら大変です。寒気によって冷やされた水は凍って海底に沈みます。
代わりに温かい水が海面に上がって、大気に冷やされまた海底に沈みます。
海底からドンドン凍っていって、最後には住む場所がなくなってしまいます。

　でも、逆なので、氷はまず海面を覆い、それ以上の寒気が海水に触れることを拒絶(*4)します。
上から徐々に凍ってはいきますが、熱伝導率が低く凝固熱が大きいので、簡単には増えません。

続きはソースで

ダイヤモンド・オンライン
http://diamond.jp/articles/-/157394

2 ：
ツルツルするからだろ。アホか？

3 ：
ワイがなぜスベるのかも実はまだわかってないぞ

4 ：
>>3
髪の毛ないから

5 ：
>>3
受験とか入社試験？

6 ：
氷に圧力がかかったとき接する境界面の凝固点が下がり水になるからじゃないの

7 ：
なんとなくだが

氷の表面には常に液体の水が存在している気がする

8 ：
科学者無能すぎワロタ

9 ：
転がり

10 ：
>>7
圧力がかかると、融けて水になる。

11 ：
氷より滑るスケートリンクつくれないかな

12 ：
氷点下の氷をなめると滑るどころかひっつくべや。

13 ：
やる気満々だから

14 ：
ハッピーボーイなら知ってるかも

15 ：
>H2Oは気体→液体のときに周りから奪う熱量＝凝集熱（逆が気化熱もしくは蒸発熱）も、

ひょっとして俺勘違いしてるかしら　液体から気体になる時にだけ熱を奪うもんだと
気体から液体は放熱だと

16 ：
>>3
スベラナクナールと言う薬が大阪で、売っている。

17 ：
ダイヤモンドってなんかすっごくバカっぽいよね？
ビジネス版風週刊実話？

18 ：
売れたらエエんやｗｗ　ｂｙ　朝日新聞

19 ：
濡れてない氷は滑らないぞ

20 ：
濡れてなくても滑る気がするのは、接した部分に摩擦熱で溶けた水が存在するからだぞ
表面に水がないと滑らない

21 ：
すべるの水だドアホ

22 ：
>>7

　あれ、それが理由じゃなかったっけ？
　昔学研の漫画ではそう書かれてた。
　摩擦で氷の表面の一部が溶けて水になり、摩擦係数が減るって内容。

23 ：
おまえら>>1を全部読んでから書けよww

24 ：
氷の表面に圧力をかけても水にならない極寒の地では、普通タイヤで氷上を走れる
似たように、乾燥した雪ではスタッドレスタイヤが効いて、パートタイム４ＷＤ車は、ブレーキング現象が甚だしい
とすれば、水が有ると滑る

25 ：
『人生はリベンジマッチ』
↑
名曲、ユーチューヴ検索

26 ：
わずかに溶けて水の膜ができるからだろ？

27 ：
>>14
ワオ！

ドアホ！

28 ：
水じゃない液体（？）を生化学反応の媒体とした地球外生物がいたら
簡単に冷凍生体保存できるから文明の進歩が速いだろうな

29 ：
>>22
氷は圧力を加えることで局所的に水が生まれる。
だからスケート靴など、圧をくわえることで滑り出す。

と言われているが。

30 ：
じっと立って動かなければ滑らん、圧力は掛かっているはずだが

31 ：
接地面の抵抗力が薄ほど滑るだけのことだろ
超解明されてるわい

32 ：
氷の上に圧力(重量)をかけると、表面の氷が溶けて滑る。
スケート靴は、圧力のかかる部分を足の裏の面積より狭いブレードに集中させることで
より滑りやすくしている。

雪国の人は路面が凍っている時は足全体に体重をかける歩き方をする。
都会の人はつま先やかかとに体重をかけてすってんころりんと滑る。

もう原理はわかってるはずだが。

33 ：
>>7
マイナス３０℃の気温の中で手で氷を触ったら滑るどころか貼り付くよ

34 ：
>>6
普通にこれだと思う

35 ：
むしろ人間がわかってる事なんて1%もない

36 ：
だから>>1を全部読めよwww

37 ：
ほんとここに書き込んでる奴らってリンク先も読まないやつが多いんだな

>>なぜスケートではよく滑るのか？それはスケート靴の「刃」に秘密がありました。極めて狭い場所に全体重がのり、氷には高い圧力がかかります。
>>それによって氷の融点が下がって一部だけ水に変わり(*5) 、その水の膜のために滑るというものでした。教科書にもそう書いてあります。
>>でもそれはウソでした。それくらいの圧力では氷の融点に大差はなく、かつ、それではふつうの靴のときになぜ滑るのかが説明つきません。
>>1900年前後にジョリーらが唱えたこの「圧力融解説 」はまったくもってダメでした。

>>2番目の説は、1939年のもの。「摩擦熱説」です。滑り台でお尻が熱くなるように、氷だって擦れば熱を持って融けてすべる、という訳です。
>>しかしこれも、摩擦を減らすとより滑るのか滑らないのかが怪しい感じです。スキー板にワックス塗って摩擦を減らすと、減速する!?

>>3番目の説は、その源を今から約160年前のファラデーの実験に持つ 「表面融解説」でした。
>>電磁気学の祖 ファラデーはある日、面白いことに気がつきました。それは、氷を2つ接触させるとくっついてしまう、ということでした。
>>ファラデーはそのことから、「氷の表面は氷点下でも常に溶けて濡れている」と考えました。
>>彼は1842年に、氷点下の氷の表面に液体の薄い層があることを実験で確かめました。
>>でも実際にはその層(*6)は厚さ数ナノメートル（1nmは100万分の1mm）しかなく、その本当の様子や発生メカニズムはわからないままでした。
>>1987年以降、さまざまな観察手段（レーザー共焦点微分干渉顕微鏡など）やコンピュータシミュレーションの活用によって、その正体が見極められつつあります。
>>でもまだハッキリ「なぜ氷は滑るのか」には答えられていません。

38 ：
圧力と摩擦のその接点で瞬間液化から気化まで起こってエアホッケーのようになる！！

39 ：
世界の全科学者は
そんなことより
俺の渾身のダジャレがなぜ滑るのかを解明すべき

40 ：
>>6
圧力凝固点降下ではないよ
氷上で滑る理由はタイヤのCMでも解説しているように、氷との間に薄い水の膜が出来るから。
でも、圧力凝固点降下によるものだとすると、相当圧をかけないと融けない。
一応、大学で雪氷学単位取ってます。

41 ：
氷だけじゃない　水をかけると濡れる　当たり前の事も実は分かっていなかった

42 ：
氷、水だけでない　石を投げると地面に落ちる　こんな事も分かっていなかった

43 ：
>>41
食べる前にのむ お前こそ分かってない

44 ：
氷がなぜ滑るのかと、頭がなぜハゲるのかは、同じ命題である

45 ：
取り出したばかりの氷は指でつまんでも滑らず掴める
溶けてくると滑って掴めなくなる
答えは出たな

46 ：
滑るのは氷と物体の間に水の幕できるからというのは解っているけどなぜ水の膜ができるのかがわからないということでしょ？

47 ：
滑るのは、表面が個体になりそこねの液体だからじゃないのかな

48 ：
氷点下20度くらいになると滑らない、ノーマルタイヤでも走れる
けっきょく表面に水の膜ができるからだろう

49 ：
水が滑るって書いてある
水があればなんでも低ミュー路になる

50 ：
>>46
そうだね。

51 ：
シベリアのどこかでは氷結した川が冬季の理想的な道路だとNHKでやってたな

52 ：
これって焼けた地面の上を裸足で歩いても、火傷しないのと同じ原理だよね？

53 ：
>>1
おれがなぜすべるのかも分かっていない

54 ：
圧力による凝固点降下以外にも摩擦熱とかもありそう

55 ：
氷自体が滑るわけないだろうが。
氷上が滑るには、瞬間的に氷が溶けて水の幕が出来るからだよ。
だから氷が少々の摩擦じゃ溶けないー40度とかの世界じゃ滑らないぞ。

56 ：
うーん 受験の学生には見せられないスレだw

57 ：
氷は圧力がかかると水になるからだろ
一般的に滑る説明としてはこれで十分かと

ちなみに-10くらいになると圧力がかかっても溶けにくくなるので滑りにくくなってくる。ロシアに住んでたとき経験した。

58 ：
踏んだ時の圧力で細かな氷や水の粒が表面のでこぼこに入って
一時的に表面が凄まじく平滑になるからとかじゃ？

59 ：
カテゴリは化学じゃなくて物理な気もするが、
滑る理由が分かっていないなら断言はできないか。
心理的なモノかも知れないしね。

しかし、ダイアモンド誌っていわゆる「マネー雑誌」だろ。
いくらなんでも畑違いじゃないかな。

60 ：
「氷はできるときに、多くの熱を周りから奪うのです」
何でやねん

61 ：
麻酔薬もホントのとこは解ってない。
ある薬を適量使うと寝てしまうということは解っているが、ナゼそうなるのかまでは解明されてない。

62 ：
みんなソース読んでねぇｗ

63 ：
>>12
冷凍室から出したばかりの氷に触ると引っ付くね。

64 ：
どっかで読んだけど、化学的に水は色々と異常な存在らしいな
こんな、ありふれてるのに

65 ：
受験の季節にわざとこう言うニュースを流す訳だ
レイシストだな

66 ：
この記事が滑ってるってオチ？

67 ：
>>23
氷とタイヤの間に魚さんが生きているからだろ

68 ：
>>1
氷そのものは滑らないだろ
滑る原因は水じゃ

69 ：
科学ニュース＋までスレタイ放題になってきたね、ここ2年くらいで。

70 ：
水と言うのは沸点以下でも蒸発している
よく調べていないが氷も蒸発しているんじゃないか
製氷室で長い間置いた氷は痩せている
昇華と言うことも考えられるが
氷→水→蒸気という相変化を起こしていて適当な薄さの時が最も滑りやすい
と言うことじゃないか？
ワックスはつるつるしてないよ

71 ：
飛行機がなぜ飛べるのかも実はまだ分かっていない
という説があったが、あれは都市伝説だったのだろうか？

72 ：
氷の分子ってどうなってるの？
動いてないの？動く自由があれば滑ると思うんだけど
カッチカチに見えて、ミクロの世界はそうじゃないとか

73 ：
俺が習ったのは、圧力がかかると氷が溶けて水になるからだったけどな。
違うの？

74 ：
こういう、最近はやりの
「既成の概念の否定を言えばとりあえず注目される」って風潮、
飽き飽きしてるんだが

75 ：
これ書いたやつ文系だろ

76 ：
>>73
そうだよ

77 ：
摩擦の絶対零度

78 ：
>>61
体の問題は原理は判ってないことばかりだよね。
でも、医療としてはそれで止まってもいられないから実証をして治験をして経験則も踏まえてヤバい物質が入ってないかも確認して実用化する。

>>71
ベルヌーイの定理が一応揚力を説明しているけど、これが有効になるのは極めて限定的な状況に限られる。
いまの机上計算やコンピュータシミュレーションでも、空気の動きを完全に補足できない。それで昔はベルヌーイの定理「だけ」で説明できると
思われていたのが、それ以外の要素も加味して翼を設計することが必要とされている。(軍用機やジャンボ旅客機はかなりの昔からベルヌーイ
の定理以外の要素も加味して設計されている。)

正直、原理原則なんてのは一部でも実用でできればいいわけで、完全な一般則なんてのは行き付くことがない。
俺らは宇宙の空間原理も究めてないけど毎日デジタル電波のテレビを見ているし、マイクロ波が物質を温める完全なシミュレーションはできない
けどコンビニに行って弁当を温めてもらってる。動植物がどのような過程で鉱物や水を加工して違う物質にするのかまだ完全な解明はされてない
上有機物の分解もわからないけど、毎日自動車が走ってるのを眺めている。

79 ：
タイヤが減るとすべりやすい

80 ：
>>2 - >>999

なんでマジスレで返してるのさ？

81 ：
>もし氷が水より重かったら大変です。寒気によって冷やされた水は凍って海底に沈みます。

この発想はなかった。
広い宇宙には水の代わりになる別の物質で構成される生物がいるかもしれないと思っていたが
水以外ではやっぱり難しいか。

82 ：
記事読んでてずっとH20（エッチ二十）ってなんのことだろう？と思っていた俺は高卒。

83 ：
東経も話題になってたが、
ビジネス出版社ですとか言いながら、何を専門にしたいのかわからなくなってるな。
ようするにページビュー稼げるのが正義みたいになってて、
ハクチ化してるんだろな。
もう廃業しろよ。

84 ：
>>78
脱線するけど、月や地球の自転公転の関係性を見ても
こんなの偶然こうなった？んなわけあるかよって感じだし
太陽が地球を程よく温めて動植物が快適に住めるだと？
誰かが仕組んだんだよね

85 ：
>>16スベラナクナールと言う薬が大阪で、売っている。

小林製薬ですか？

86 ：
>>84　それはこの世は仮想世界だからなんだって。
それは数学や量子論でも説明がつくらしい。
高卒だけど最近YouTubeで知ったｗ

87 ：
実はほとんどわかってないことが多い
何と無く理論通りに出来ているからやってることも多い
それを中高生の時に教えて欲しかった

88 ：
　 　ｽﾞｺｰ
　　 　∧∧
　 ヽ(･ω･)/
　＼(.＼ ノ

89 ：
全ての科学は仮説である


.

90 ：
>>10
>>22
自分が言ってるのは、圧力とか摩擦が掛かるとじゃ無くて、常に

>>33
それは皮膚の水分が凍り付くからだよね

91 ：
>>3
お笑いのセンスがないからに決まってるだろ

92 ：
鉄板の上は滑らない、でも液体を撒くと滑る。
氷の上に氷を滑らせても滑らない、でも水を撒くとすべる。
　
だから、「溶けて水になるから」だけじゃないの？

スキー板にワックス塗るとすべるのは、油が水をはじくから。
　

93 ：
>>84
月がずっと同じ面を地球に向けてる事なら
潮汐力によって同期させられただけで偶然でもなんでもないぞ

94 ：
圧力が掛かると溶けて水の膜ができて摩擦係数が激減するからでしょ？
いっとき流行った「飛行機が飛ぶ原理はまだよく判ってない」みたいなガセビア？

95 ：
お笑いの約束事には厳しい性格だから

96 ：
こいつら、○○がなぜ△△なのかは実はまだ解明されていないって言いたいだけだろ。
麻酔がなぜ効くかまだ解明されていない、のように。

97 ：
>>84
そんなあなたにこの本マジでおすすめ。
https://www.amazon.co.jp/dp/B00ENC7OTG

身近なところで、皆既日食がこんなに綺麗に見えるような
位置関係にあるのは何故なのか、地球はなぜ地球型生命
が発生する好条件なのか、等など・・主に天体のお話で、
これはよくあること/これは奇跡的 などバサッと分類して
紹介してくれるのが前半。

実例をたくさん挙げた後で、まずは宇宙論につきまとう
人間原理、即ち、「なぜ手放しで何もない空間から研究して
いる研究者は、この宇宙のパラメーターがこうなってるか
の理由を我々が存在しているからというところに求めるか」
という科学的な態度について解説する。

その次に、理論科学で武器になる数学に関連づけられた
「あらゆる可能性」とはどういう意味なのか、無限に宇宙の
仕組の可能性があるということはどういう意味なのか。

全てのモノが(現世でなくとも)あると仮定することから、
この宇宙がこの宇宙であることから宇宙創成の枠組みを
考えるということはどういうことなのかということをひたすら
解説する「科学の視点」を綿密に、面白おかしく解説する。

98 ：
>>4
ある髪の毛はボーボーに有る でもなぜかスベるww

>>5
入試も就職も資格も試験だけはスベらなかった
でも友達や女の子の前では大事故なスベりを起こすのさ

>>16
オモシロクナールは買った 類似品のヨクスベールも買ってしまった
スベラナクナール？買わなきゃ!!

>>37
あ、マジレスすんません。恐縮です。

>>91
そんなわけ無い
超絶面白いし大爆笑だしオモシロクナール飲んでるから何言ってもウケない筈無い
まさか偽物掴まされたか!!

99 ：
>>96
そうなのか!!効果はあるけど仕組みがわかんないのか 丸山ワクチン的な？

100 ：
100ww


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