氷とドライアイスと液体窒素の違いとは?最も温度が低いのはどれ?

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    さてあなたは氷とドライアイスと液体窒素についてご存知でしょうか。

     

    私たちは日常的に氷とドライアイスを利用することはありますが、
    液体窒素を利用することは実験以外ではほとんどないですよね。

     

    これらが利用される目的は主に他のモノを冷やすためですが、
    一体どんな物質から出来ているのか疑問に感じる人も多いですよね。

     

    そこでこのページでは氷とドライアイスと液体窒素の違いとは何か?
    またこれらの中で最も温度が低いのはどれなのかを簡単に解説します。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.氷とドライアイスと液体窒素の違いとは?

    では氷とドライアイスと液体窒素の違いを見ていきましょう。

     

    結論から言ってしまうと氷とドライアイスと液体窒素の違いとして、
    それぞれを構成している物質が異なります

     

     

    簡単にまとめると、

    • 氷(固体)⇒水(液体)が固体に変化したもの
    • ドライアイス(固体)⇒二酸化炭素(気体)が固体に変化したもの
    • 液体窒素(液体)⇒窒素(気体)が液体に変化したもの

    このように氷とドライアイスと液体窒素では、それぞれを構成している物質が違います。

     

     

    さて氷とドライアイスと液体窒素について詳しく解説していきますね。

     

    氷とは?

     

    氷とは、水(液体)が固体に変化したものです。

     

    私たちが日常的に他のモノを冷やすときに使用しているのが”氷”です。

     

    例えば飲み物を冷やす目的でコップの中に入れたり、
    食材の周囲に氷を置いておき一時的に温度を保たせるようなときに利用されていますよね。

     

     

    液体である水が固体(氷)に変化し始めるのは(このときの温度を凝固点)、
    ほとんどの人が知っている通り水の温度が0℃になったとき(1気圧の場合)です。

     

    氷の温度は通常であれば冷凍庫から取り出したときで約-15℃から-20℃になります。

     

    しかし氷自体の温度は周囲の環境によっても大きく変化するので、
    冷凍庫よりも温度が低い環境であれば氷の温度はより低くなります。

     

    その方法によっては物質の最低温度である約-273℃近くまで下がるので、
    氷の温度は一定でなく周囲の環境で変化するということは覚えておきましょう。

     

    ドライアイスとは?

     

    ドライアイスとは、二酸化炭素(気体)が固体に変化したものです。

     

    私たちに馴染みのある二酸化炭素というのは空気中に存在する気体の状態のもので、
    その気体の二酸化炭素の温度がある温度以下にまで下がると固体(ドライアイス)に変化します。

     

    二酸化炭素は状態によってそれぞれ名称があって”気体は炭酸ガス”、
    ”液体は液体二酸化炭素”、”固体はドライアイス”と呼ばれています

     

     

    ドライアイスの見た目は白い塊(固体)で、ドライアイス自体の温度は-79℃以下とかなりの低温です。
    (氷と同様に一定の温度ではなく、方法によっては約-273℃付近まで下がる)

     

    二酸化炭素が固体になったドライアイスは特殊な性質があって、
    氷のように溶けると液体にはならずに気体の二酸化炭素に変化していきます
    (液体にはならずに固体から気体に状態が変化することを”昇華”と言います)

     

    このような性質からドライアイスは液体にならずに他のモノを冷やすことができるので、
    溶けると水になってしまう氷と比べてとても便利です。
    (便利な反面、氷よりも温度がかなり低く危険でもあります)

     

     

    ただドライアイスが昇華するのは周囲の気圧の大きさが常圧の場合で、
    二酸化炭素にかかる周囲の圧力が大きくなれば液体に変化することになります。

     

    実際に深海では水によってかかる圧力(水圧)がとても大きいため、
    液体の二酸化炭素が溜まっている場所があるということも分かっています。

     

    液体窒素とは?

     

    液体窒素とは、窒素(気体)が液体に変化したものです。

     

    液体窒素は日常的に使用されることはほとんどありませんが、
    テレビなどの実験で使用されているのを見たことがあるという人は多いと思います。

     

    容器の中に液体窒素を入れて、その中にモノを入れると瞬時に凍るというような実験です。

     

    液体窒素の中にバラを入れ取り出して握るとパリパリと音がして粉々になったり、
    液体窒素にバナナを入れて凍らせるとバナナで釘が打てるようになるといったものです。

     

     

    また液体窒素の見た目は無色透明の液体(水みたい)で、温度は-196℃以下とドライアイスよりも低温です。

     

    液体窒素が-210℃に達すると、液体から固体の窒素に変化します。

     

    なので方法によっては氷やドライアイスと同様に温度が下がり、
    -196℃から-210℃になるまで温度を下げることは可能です。

     

    よく液体窒素が-196℃と言われるのは私たちが生活している空間(気温・圧力)では、
    -196℃以下を維持できないのですぐに気体の窒素に変化してしまうからです
    (液体窒素の状態を維持できず、少しずつ気体に変化していきます)

     

     

    氷とドライアイスと液体窒素の温度とその状態について、
    少しややこしく感じてしまうと思うので簡単に下の図でまとめます。

     

     

    このようにまとめて図にしてみるとイメージしやすいですね。

     

    以上が「氷とドライアイスと液体窒素の違いとは?最も温度が低いのはどれ?」でした。

     

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    2.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 氷とは、水が氷に変化したもの。
    • ドライアイスとは、二酸化炭素が固体に変化したもの。
    • 液体窒素とは、窒素が液体に変化したもの。
    • 温度が低い順に並べると、”液体窒素(-196℃以下)<ドライアイス(-79℃以下)<氷(0℃以下)”となる。

     

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