水の性質

water_00057

水は、私たち人間だけでなく、地球上のほとんどすべての生物が生きていく上で欠かせないものです。
ただ単に飲むだけでなく、水が持つ優れた性質のおかげで、私たちは生命を維持することが出来ます。

ここでは、水の持つ様々な性質についてご紹介します。

性質その➀:密度

密度というのは、単位体積あたりの重量のことです。
おもに、g/㎤という単位で表されます。

物質の密度は状態によって変わります。
通常は固体→液体→気体となるにつれて密度が小さくなりますが、水は液体→固体→気体の順で密度が小さくなります。

物質名固体密度(g/㎤)液体密度(g/㎤)
0.921.00(4℃)
アルミニウム2.692.38
7.876.98
10.499.32

上の表のように、単位体積当たりの重量が水だけ、液体>固体となっているのがわかります。
これは、水分子(H₂O)が結びついて結晶構造になるとき、液体よりも隙間の多い結晶構造になるからです。

実はこれすごく大切なことで、例えば海で出来た氷は海面に浮かぶことで、太陽の熱によって溶かされて海水に戻り、このサイクルで海全体が凍ることはありません。
もし水の密度が固体>液体だったら、海で出来た氷は海底に沈み、海の表面だけが温まります。
すると海底に生物は住めなくなり、私たち人間の祖先も生まれることが無かったかもしれません。

性質その➁:物質をよく溶かす

lgf01a201412211300
水にはなんでも溶けるイメージ、ありますよね。
例えば砂糖水は砂糖という固体を溶かしているし、炭酸水は二酸化炭素を取り入れています。
コーラは砂糖と二酸化炭素、他さまざまな物質を溶かし込んでいる飲み物の一つです。

海中には60種類以上の物質が含まれていて、海中だけでなく地球上のさまざまな生物に影響を与えています。
また、水に物質がよく溶けてくれるおかげで、私たちの体はすみずみまで栄養を届けることが出来るのです。

性質その➂:熱しにくく冷めにくい

水は他の物質に比べて、熱しにくく冷めにくい性質を持っています。

物質比熱容量(kj/kg・K)
(18℃)
物質比熱容量(kj/kg・K)
(18℃)
4.2白金0.13
エタノール2.40.23
ベンジン1.70.33
水銀0.140.44
ガラス0.80アルミニウム0.90
これによって、私たちの体温は急激に変化することなく、一定に保たれているのです。
さらに、大半が水で構成されている地球も、水の熱しにくく冷めにくい性質によって温度変化を緩やかに保ち、生物にとって住みやすい星になっているのです。

性質その➃:蒸発しにくく凍りにくい

gahag-0010897197-1
さらに、水は他の物質より蒸発しにくく凍りにくい性質があります。

物質沸点(℃)
100
エタノール80.3
エーテル34.5
水銀357
液体酸素-182.96
液体窒素-195.8
物質融点(℃)
0
エタノール-118
水銀-38.9
1,083
1,530
327
液体酸素-218.4
液体窒素-210

上の表のように、水は他の固体、液体物質よりも沸点が高く、融点が低いことがわかります。
沸点が高いことで、大気には酸素や窒素、水蒸気などが含まれていますが、この中で水は唯一、常温で液体になる物質です。

液体でいられる温度の幅が広いことは、私たち生物が地球上のほとんどの環境で気軽に水分が摂取できることにつながっています。

性質その⑤:熱伝導率

kettle-653673_960_720

物質熱伝導率
(W/m・K)
物質熱伝導率
(W/m・K)
空気0.02280.3
アルコール0.18アルミニウム80.3
0.59398
2.1427
ガラス0.80
上表のように、水はアルコールや空気に比べて高い熱伝導率を持っています。
熱伝導率とは熱の移動がどれだけ起こりやすいか、を表す単位です。
ただ温まりやすいかだけでなく、冷めにくいかもこれでわかります。

水は空気に比べると熱の移動が激しいですが、それでも、鉄などに比べると熱の移動はとても穏やかです。
このことからも、水は鉄などに比べて熱しにくく冷めにくい物質だということがわかります。

また、氷は水に比べるとはるかに熱伝導率がいいので、風邪をひいたときやアイシングなどのときに、氷は体の熱を素早く奪ってくれて、熱を逃がすことが出来るのです。