氷の溶け方について

質問

室温20度の部屋に、同じ大きさで同じ温度（たとえば-10度）の氷を、そのまま放置する場合と、毛布にくるんで置く場合を考えた時、そのまま放置した方が早く溶けますよね？
それは、日常の感覚的にわかるのですが、実際にどうしてかと聞かれるとわかりません。
どなたか具体的に説明できる人はいないでしょうか？

回答No.1

sanori · ベストアンサー

こんばんは。

毛布を「断熱材」だと思ってください。
毛布はふわふわしていていますから、空気をたくさん含んでいます。
空気は、熱伝導・熱伝達が非常に遅いという特徴を持っています。

最近の住宅では、壁に断熱材をくまなく使用したり、窓ガラスを二重ガラスにしたりしますが、これも同様のことです。

では、雪が降る寒いところにダウンジャケットやセーターを着て出かけた場合を考えましょう。
ダウンジャケットやセーターはなぜ暖かく感じるのでしょうか？
それは、ダウンに空気が含まれていることによって、外の空気と人体との間に断熱効果があるからです。
外の空気は人体を冷やしにくくなり、人体も外を容易に暖めません。

氷と毛布の場合は、氷と周囲の空気の間に毛布という名の断熱材があるわけですね。

こんな説明でよいですか？

回答No.2

maccha_neko

氷が解けるということは周囲から熱をもらうことですね．
まぁ，氷にとっては周囲の空気は温度が高いわけで，人間で言えばファンヒーターから出てくる温風みたいなものです．

で．氷が解けるための熱を空気からもらうわけですが当然熱をもらうと空気の側は冷える・・温度が下がります．外部からの熱の出入りが無いとするとどこまで下がるか・・というと，結局氷と空気が同じ温度になるまでで，こうなるとそれ以上氷は熱をもらえないので解けようがありません．

氷がもっと解けるためには氷の周りの空気が更に外側から熱をもらわなくてはならないわけです．ところが，空気同士というのは単に接触していてもなかなか熱が移動しません．これは部屋の中で上と下で温度がずいぶん違うことからも良くわかりますよね？また温度の違うものどうしがうまく混ざらずに層になるので，「寒冷前線」とか「温暖前線」なんていうものもできるわけですね．で，空気同士で熱をやりとりさせるには良くかき混ぜてやらなければならないわけです．

ですから，氷を溶かすために一番手っ取り早いのは，氷の周りの空気そのものをどかして，周囲にたくさんあるもっと暖かい空気と取り替えてしまうことです．放置した場合には氷に熱を奪われて冷えた空気の方が重いので，下に下りていって，入れ替わりに上から暖かい空気がやってくる・・という対流が起こります．これによって次から次へとごく弱い温風を吹き付けられているのと同じようになるわけです．もっと積極的にやるなら扇風機で風を送るなどすれば良いでしょうね．

さて，毛布でくるんでしまうとどうなるか・・というと毛布の繊維の間に含まれている空気は，なかなか外と出入りしません（口をつけて「フーッ！」とやっても抵抗があるでしょう？）．ということは，氷の周りで冷えた空気がなかなか外と出入りしないわけです．ですから，氷の周囲の空気は冷えた後は外の空気とかき混ぜられることも少ないためなかなか冷えた空気は冷えた空気のまま，なかなか温まりません．このため，氷自身もなかなか熱をもらえなくて解けないわけですね．

さて・・・それなら無重力だとどうなるでしょう？空調などが無く，空気の流れがないとすると相当解けにくそうですね．