ドライアイスとは?ドライアイスから発生する白い煙の正体って何?

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    さてあなたはドライアイスとは何かをご存知でしょうか。

     

    食品などを冷やして保存するためによく一緒に入れられている白い塊のことですが、
    パッと見てもドライアイスがどんなものからできているのか分かりませんよね。

     

    普段からドライアイスをよく使用している人についても、
    実はドライアイスが何からできているのか知らないってことも割と多いです。

     

    そこでこのページではドライアイスとは何か?
    またドライアイスから発生する白い煙の正体について簡単に解説します。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.ドライアイスとは何か?

     

    ではドライアイスとは何か見ていきましょう。

     

    結論から言ってしまうとドライアイスとは、
    固体の二酸化炭素(CO2)のことです。

     

    私たちがよく知る二酸化炭素とは空気中に含まれている気体のことですが、
    ドライアイスはその気体の二酸化炭素が固体に変化したものです。

     

    ちなみに二酸化炭素はその状態(固体・液体・気体)によって名称が変化します。

     

    固体は”ドライアイス”、液体は”液体二酸化炭素”、気体は”炭酸ガス”となり、
    気体の二酸化炭素(炭酸ガス)が含まれた水は”炭酸水”とも言われています
    (ここでは酸化炭素の状態によって、特に名称は変えていません)

     

     

    さて本題に戻りますが、ドライアイスの温度は-79℃”以下”の低温です。
    (ドライアイスの温度が-79℃”以下”と具体的な温度を示していないのは、
    ドライアイスも水や氷に決まった温度がないのと同じで、温度にある程度の範囲があるからです)

     

    なのでドライアイスに触るときは厚手の手袋などを装着して、
    絶対に素手で触れないようにしましょう(凍傷になる可能性もあります)

     

     

    二酸化炭素(ドライアイス)は他の物質とは異なり少し特殊で、
    周囲が常圧(約1気圧のこと)の場合では固体からそのまま気体に変化します。
    (固体から液体にならずに気体に変化することを昇華と言います)

     

    ドライアイスの温度が79℃より高くなると昇華してしまうので、
    ドライアイスを保存しておくのは難しいです(普通の冷凍庫で-20℃ほど)。

     

     

    また常圧下ではドライアイスは昇華するため、液体にはなりません。

     

    ということは普通の氷であれば次第に水(液体)に変化していきますが、
    ドライアイスは液体にならずに気体になるので触れているものは濡れることがありません

     

    ドライアイスによって冷やしているものが濡れないのでとても便利ですよね。

     

    このようなことから”ドライ(乾いた)アイス(氷)”という名称になっています。

     

    さて次の章でドライアイスから発生している白い煙の正体を解説していきますね。

     

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    2.ドライアイスから発生している白い煙の正体とは?

    ではドライアイスから発生している白い煙の正体について見ていきましょう。

     

    さっそくですがドライアイスから発生している白い煙の正体は、
    空気中に含まれていた水蒸気がドライアイスによって冷やされて小さな水や氷の粒になったものです。

     

     

    ドライアイスを置いておくとその周囲に存在する空気や、
    ドライアイスから昇華して発生した気体の二酸化炭素によって空気が冷やされます。

     

    そして空気が冷やされることでその空気の飽和水蒸気量が少なくなり、
    空気中に含まれていた水蒸気が小さな水や氷の粒に変化するんですね

     

    ドライアイス自体が白い塊なのでドライアイスから発生する白い煙の正体は、
    ドライアイスが気化したもの(二酸化炭素)だと思っていた人も多いはずです。

     

     

    ですがよく考えてみてください。

     

    空気は酸素・窒素・二酸化炭素などの気体が混合されていますが、空気の色は無色透明です。

     

    なぜかというと、空気を構成している気体の色が無色透明だからです。

     

    固体の二酸化炭素(ドライアイス)は白い色をしていますが、
    気体の二酸化炭素の色は無色透明になります

     

    だからドライアイスから発生している白い煙の正体は、
    気体の二酸化炭素(無色透明)ではなく液体の水や固体の氷ということになります。

     

     

    またドライアイスによって白い煙が発生するのは、雲や霧が発生する仕組みと同じです。

     

    雲が発生する詳しい仕組みについては下記をご覧ください。

     

    3.なぜドライアイスから発生した白い煙は下に溜まるのか?

    ではなぜドライアイスから発生した白い煙は下に溜まるのかを見ていきましょう。

     

    簡単に言えばドライアイスから発生した白い煙が下に溜まる理由は、
    気体の二酸化炭素が空気より重い物質だからです。

     

    二酸化炭素の比重は約1.5で、空気よりも1.5倍ほど重いということです。

     

    ですのでドライアイスから気体の二酸化炭素が発生すれば、
    付近に上昇気流などの流れがない限りは自然に下に溜まっていくことになります。

     

    そして白い煙の正体は気体の二酸化炭素(無色透明)ではなく、
    ドライアイスとそこから気化した二酸化炭素によって冷やされて小さな水や氷の粒になったものです。

     

     

    上図のようにドライアイスから発生した気体の二酸化炭素が下に流れることによって、
    気体の二酸化炭素の流れる方向にある空気中の水蒸気が冷やされて小さな水や氷の粒になります

     

    なので自然と下の方に白い煙(水や氷の粒)が溜まるというわけです。

     

     

    またしばらくすると白い煙が消えて見えなくなってしまうのは、
    白い煙(水や氷の粒)が周囲に存在する空気に暖められるからです。

     

    空気は冷やされることで飽和水蒸気量が少なくなり、
    反対に暖められることで飽和水蒸気量が多くなります。

     

    空気は暖められると水蒸気をより多く含むことができるので、
    目に見えていた白い煙(水や氷の粒)が水蒸気に変化して見えなくなったということです。

     

    つまりドライアイスから白い煙が発生したときと反対の現象が起きています。

     

    ドライアイスから白い煙が発生するときは空気が冷やされることで起こりますが、
    反対に白い煙が消えるときは空気が暖められることで起こります。

     

    最初の内は理解するのが難しいかもしれませんが、
    慣れていけば簡単に理解できるので少しずつ学んでいきましょう。

     

    以上が「ドライアイスとは?ドライアイスから発生する白い煙の正体って何?」でした。

     

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    4.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • ドライアイスとは、固体の二酸化炭素(CO2)のこと。
    • ドライアイスの温度は-79℃ほど(素手で触れると凍傷になる危険がある)。
    • 白い煙の正体は気体の二酸化炭素ではなく、液体の水。

     

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