【大人の理科】氷が浮いたコップ、溶けたら水はあふれる？

水に浮いている氷が溶けたら、その分だけ水面は高くなるのでしょうか？ 「氷が水になるのだから、水が増えるはず」と考えたくなりますよね。身近なコップを舞台にした、大人の理科クイズです！

コップの水に、水だけでできた氷が浮いています。氷は底や縁に支えられず、自由に浮いている状態です。

この氷がすべて溶けると、水面の高さはどうなるでしょうか？ただし、水の蒸発や、温度変化による体積の変化などは考えないものとします。

A：高くなる

B：変わらない

C：低くなる

水面より上に出ている氷の部分が気になりますが、正解は決まりましたか？答えは下にスクロールしてチェックしてみましょう！

↓ ↓ 正解はこちら！ ↓ ↓

正解は「B：変わらない」でした！

氷が水に浮いているとき、水中に沈んだ部分が、周りの水を押しのけています。

ここで大切なのは、浮いている氷は、自分と同じ重さの水を押しのけているということです。

たとえば、10gの氷が浮いているなら、押しのけている水も10g。そして、その氷が溶けると10gの水になります。

つまり、氷が溶けてできる水の体積は、溶ける前に氷が押しのけていた水の体積と同じです。そのため、問題の条件では水面の高さは変わりません。

「上に出ていた部分が水になるなら、水面が上がるのでは？」と感じるかもしれません。

しかし、水は凍ると体積が増えます。氷が水よりも密度が小さく、一部を水面の上に出して浮くのは、そのためです。

氷が溶けると、同じ重さでも体積が小さくなるので、水面より上に出ていた部分も含めて、押しのけていた水の体積に収まります。

氷が浮いているとき：氷と同じ重さの水を押しのけている

氷が溶けた後：押しのけていた水と同じ体積の水になる

結果：水面の高さは変わらない

今回の問題は、すでに水に浮いている氷が溶ける場面です。水だけのコップに後から氷を入れれば、氷が水を押しのけるため、水面は上がります。

「氷を入れるとき」と「浮いている氷が溶けるとき」を分けて考えると、理解しやすいですね。

理科の復習まとめ

水に自由に浮いている氷が溶けても、問題の条件では水面は変わらない

浮いている氷は、自分と同じ重さの水を押しのけている

氷が溶けてできる水は、押しのけていた水と同じ体積になる

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