質問: 水の凝固点について 水の凝固点について教えて下さい。 1)水だけの冷却曲線を見ると(過冷却の内状態)温度が0°Cで凝固が始まり、すべて水が凝固するまで温度は一定に保たれます。これは凝固熱と融解熱が等しいということで理解できますが経過時間毎における凝固点は一定と考えていいでしょうか。 2)凝固点では凝固する分子数と融解する分子数が同じということが知られています。 これは凝固点で水=氷+熱の平衡で水が氷となり凝固熱を出す。この凝固熱は融解熱に使われないで冷却を防ぐのに使われるとすると氷は増えるが凝固する分子数と融解する分子数が同じということに矛盾するように思います。また融解熱に使われると氷は増えないことにならないでしょうか。 2点について宜しくお願いいたします。
回答: 1) はい。こと化学の世界では、実験結果がすべてに優先します。 この例ではありませんが、例え論理的に間違っていることに実験結果が帰結しても、その実験が正しく行われ、誰が行っても再現性があるなら、間違っているのは実験の解釈か、論理そのものです。実験結果には誤差はあり得ても誤りは存在しません。 この例では、液体と固体が共存する中で、凝固点がもし変動していくなら、それも正しいんです。 ご質問では、実験結果として、「温度が0°Cで凝固が始まり、すべて水が凝固するまで温度は一定に保たれます。」というわけですから、ご質問者の解釈が正しいです。 ただし、実際に実験をすると条件によって、「温度が0°Cで凝固が始まり、すべて水が凝固するまで温度は一定に保たれます。」というケースだけとは限りませんが。 2)いいえ。 > 凝固点では凝固する分子数と融解する分子数が同じということが知られています。 コレは誤りです。「知られて」はいません。 潜熱の概念もあるように、加えられた熱量等によって、変動します。この平衡が変動するが故に、凝固点は一定に保たれます。 もし、凝固点で固化する水分子数と液化する水分子数が同じなら、水は凍りませんし、溶けないことになります。 ご質問の「知られている」ケースは、あくまでも融解平衡の状態で、ですよね。