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過冷却現象とは?

かれいきゃくげんしょう

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過冷却現象とは、液体が本来凝固するはずの温度以下に冷えても固まらず、液体状態を保ち続ける物理現象のことです。

過冷却現象(かれいきゃくげんしょう)とは、液体を凍結温度(凝固点)以下まで冷却しても固化せず、不安定な液体状態が維持される現象です。英語では「supercooling」と呼ばれます。

通常、水は0℃で氷になりますが、容器を静かに保ち、振動や不純物(核形成サイト)がない純粋な条件下では、マイナス数十℃になっても液体のままでいることがあります。この状態の水を「過冷却水」と呼びます。この不安定な状態に衝撃を与えたり、氷の結晶(氷核)を加えたりすると、瞬時に全体が凍り始めます。

過冷却が起こるのは、液体が固体に転移するには「核形成」という結晶の芽が必要だからです。純粋で静止した環境ではこの核が生じにくく、凝固点以下でも液体状態が続きます。

この現象は日常や産業で多方面に関係しています。

  • 雲の中の過冷却水滴がアラレや雨の形成に寄与する。
  • 食品の冷凍において、過冷却状態で食品を保存する技術が研究されている。
  • 生物の凍結耐性(カエルや昆虫が過冷却で生き延びる)にも見られる。

過冷却は日常的に珍しい現象ではなく、条件が整えば身近なところでも観察できます。

使い方・例文

静かに冷えたペットボトルの水を振ると一瞬で凍り始める動画は過冷却現象の典型例で、理科の授業や科学実験の教材としてよく紹介されます。

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