Web教材 水の状態変化  Ver. 1.12 (2009/5/10)

2.氷の融解

氷が融解すると水分子の六角形状の配置が壊れていく様子がわかります.

96個のH2O分子(= 192個のH原子 + 96個のO原子)からなる氷を,80℃(= 353 K)に保持しました.
約40 ps注3 (= 40×10-12秒)後に融解が始まり,内部エネルギー E および密度 D の上昇が起こりました.

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融解する前の氷









氷結晶を作っているH原子O原子とが,激しく熱振動しています.
より激しく動いているのはどちらでしょうか?
水分子(H2O)が六角形状に並んでいるということもわかりますね.

アニメーションにおけるコマとコマとの間隔は,0.02 ps注3 (= 0.02×10-12秒)に相当します.

もう少し長いアニメーション(6.7秒間)を見る (AVI形式, 4.1 MB)

なお,アニメーションをさまざまな方向から眺めたい方は,gfa形式のファイル solid-3D-c01.gfa (426 KB)をご利用ください.
(使用法はこちらをご覧ください.)

融解したばかりの水

















水分子(H2O)が泳ぎまわっている様子がわかります.液体の水になったのです.

もう少し長いアニメーション(6.7秒間)を見る (AVI形式,4.8 MB)

アニメーションをさまざまな方向から眺めたい方は,gfa形式のファイル liquid-3D-c01.gfa (428 KB)をご利用ください.
(使用法はこちらをご覧ください.)

融解が起きる様子

それでは,次に融解が起きるときの様子を見てみましょう.
はじめのうちは結晶を構成するH原子O原子とが激しく熱振動しているだけですが,3分の2を過ぎたあたりで結晶があっという間にくずれてしまいます.
融解が起きる様子のアニメーション(27秒間)を見る (AVI形式,17 MB)

アニメーションをさまざまな方向から眺めたい方は,gfa形式のファイル solliq-3D-c01.gfa (1.65 MB)をご利用ください.
(使用法はこちらをご覧ください.)

注3: ps (ピコ秒)
 時間の単位で,1 ps は 10-12秒,すなわち 1兆分の1秒 といった非常に短い時間に相当します.

Copyright by

高知大学教育学部 赤松研究室 赤松 直,南場 功充
岐阜大学教育学部 川上研究室 川上 紳一
東京工業大学地球惑星科学専攻 河村研究室 河村 雄行

協力者

室蘭工業大学工学部材料物性工学科 澤口 直哉