氷と水が共存した系の計算
温度を低めに設定すると，少しずつ固化していきます．
ここでのアニメーションは，表示時間の都合で， 「２．氷が融解していく計算 」 や 「３．液体の水が気化（沸騰）していく計算」 の10倍の速さで再生しています（アニメーションのコマとコマとの間隔は 0.2 ps）． といっても，現実の時間の流れと比べると，超スローモーションです． （AVI形式のアニメーションの場合，現実の時間の流れの１７００億分の１の速さで再生しています．）
少しずつ融解していく計算（20℃）
192個のH2O分子（= 284個のH原子 + 192個のO原子）からなる系を 20℃（=293 K）に保持したところ，内部エネルギーと密度の上昇が起きました． 少しずつ液体の水部分が拡大していき，やがて全体が融解したのです．
氷と水が共存した状態
水分子（H2O）が六角形状に
規則正しく並んでいる部分（左側）が固体の氷，不規則に並んでいる部分（右側）が液体の水です．
融解が進みつつあるところ
上の図から約60 ps 経過すると，液体の部分が広がってきていることがわかります．
全体が融解したところ
さらに約40 ps 経過すると，全体が融解して液体の水になりました．
融解が進んでいく様子
それでは，融解が少しずつ進んでいく様子を連続的に見てみましょう．
融解が進んでいく様子のアニメーション（17秒間）を見る （AVI形式，10 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 solliq-293K.gfa （2.1 MB）をご利用ください．
（使用法はこちらをご覧ください．）
少しずつ固化していく計算（-5℃）
192個のH2O分子（= 284個のH原子 + 192個のO原子）からなる系を -5℃（=268 K）に保持したところ，少しずつ内部エネルギーと密度が減少していきました． 固体の氷部分が拡大していき，やがて全体が固化したのです．
氷と水が共存した状態
水分子（H2O）が六角形状に
規則正しく並んでいる部分（左側）が固体の氷，不規則に並んでいる部分（右側）が液体の水です．
固化が進みつつあるところ
上の図から約230 ps 経過すると，固体の部分が広がってきていることがわかります．
全体が固化したところ
さらに約230 ps 経過すると，全体が固化して固体（氷）になりました．
固化が進んでいく様子
それでは，次に固化が進んでいく様子を連続的に見てみましょう．
固化が進んでいく様子のアニメーション（1分17秒間）を見る （AVI形式，44 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 solliq-268K.gfa （9.4 MB）をご利用ください．
（使用法はこちらをご覧ください．）
固体の氷だけから出発して融解を起こす計算は，温度を高めに保てば容易にできます（ 「２．氷が融解していく計算」）． ところが，液体の水が自発的に固化（結晶化）していく計算は，なかなかできません． しかし，氷（固体）と水（液体）の共存状態から出発すると，固化の計算ができるの です．
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