ペットボトルの水、凍らない!?　理科の実験を徹底解説＆コンタクトレンズとの意外な関係

皆さん、こんにちは！コンタクトレンズなび運営者です。理科の実験で不思議な現象に出会ったんですね！「ペットボトルの水が凍らない」…まるで魔法みたいですよね。実はこれ、過冷却現象という、科学の世界では有名な現象なんです。

過冷却現象とは？ なぜ凍らないの？

簡単に言うと、過冷却現象とは、水が0℃以下になっても凍らない状態のことです。通常、水は0℃で凍り始めますが、非常に純粋な水で、かつ振動や衝撃を与えなければ、0℃を下回っても液体で存在できるんです。まるで、凍るのをためらっているかのように…。

これは、水の結晶（氷）ができるための「きっかけ」が不足しているためです。氷の結晶は、水分子が規則正しく並んだ構造をしています。この規則正しい並び方が始まるには、「核」となる微小な結晶が必要なんです。空気中のちりや、ペットボトルの壁などに付着している微小な物質が、その核の役割を果たします。

しかし、非常に純粋な水で、かつ静かに冷却すると、これらの核となる物質が少なく、結晶化が始まる「きっかけ」が得られず、0℃を下回っても液体状態を保つことができるんです。まるで、準備運動不足で、なかなか動き出せない水分子たちのようです。

実験の準備と手順：凍らない水を作り出そう！

では、実際に実験してみましょう！ 準備するものと手順は以下の通りです。

準備するもの

* ペットボトル（500ml程度がおすすめ。透明な方が観察しやすいです）
* 精製水（水道水だと不純物が多いので、なるべく純粋な水を使用しましょう。ドラッグストアなどで購入できます）
* 冷凍庫

手順

1. ペットボトルに精製水を約8分目まで入れます。
2. ペットボトルを少し傾けて冷凍庫に入れます。傾けることで、ペットボトルの壁面に接する水の面積を減らし、結晶化のきっかけとなる物質との接触機会を減らす効果があります。
3. 約2～3時間後、ペットボトルを取り出してみましょう。凍っていない、もしくは一部しか凍っていないはずです！
4. 凍っていない部分を軽く振ったり、軽く叩いたりしてみましょう。すると…　凍ります！

この時、凍る様子を観察してみてください。瞬時に凍っていく様子は、まさに自然の神秘！

衝撃を与えると凍る理由

衝撃を与えると凍る理由は、衝撃によって水の分子が大きく揺さぶられ、結晶化の「きっかけ」が生まれるからです。 先ほど説明した「核」がなくても、衝撃によって分子が強制的に規則正しい並び方に誘導されるイメージです。

まるで、眠っていた水分子たちが、大きな地震で突然目覚めて、慌てて整列し始めるような感じでしょうか。

コンタクトレンズとの意外な関係？

実はこの過冷却現象、コンタクトレンズの保存液にも関係があるんです。コンタクトレンズの保存液は、レンズの乾燥を防ぎ、清潔に保つために、非常に純粋な水を使用しています。そして、保存液自体も、過冷却現象が起こりにくいように工夫されています。もし、保存液が過冷却状態になってしまったら、レンズに悪影響を及ぼす可能性もあるからです。

コンタクトレンズ通販サイトでは、保存液の成分や品質にも注目して、安全な製品を選びましょう。コンタクトレンズなびでは、各製品の成分表示をしっかり確認できるよう、商品情報を充実させています。

実験のコツとよくある失敗

* 精製水の使用：水道水を使うと不純物が多いので、うまく凍らない場合があります。精製水を使用しましょう。
* 傾けて入れる：ペットボトルを垂直に立てて入れると、凍ってしまう可能性が高いです。必ず傾けて入れましょう。
* 衝撃の強さ：強く叩きすぎると、ペットボトルが破損する可能性があります。優しく振ったり、軽く叩いたりする程度にしましょう。
* 冷凍庫の温度：冷凍庫の温度が低すぎると、過冷却になる前に凍ってしまう可能性があります。-5℃〜-10℃くらいが目安です。

他ユーザーの工夫として、ペットボトルをタオルで包んでから冷凍庫に入れることで、温度変化を緩やかにし、過冷却状態を作りやすくするという方法も有効です。

通販サイトをうまく活用するコツ

コンタクトレンズの通販サイトを利用する際は、価格だけでなく、販売店の信頼性や、商品の品質、そしてレビューなども確認することが大切です。 コンタクトレンズは目に直接触れるものなので、安全性を第一に考えましょう。