水の収縮

• 温度が下がることに伴って、水の体積が減少する現象のこと。
• 一般に物質は温度が上がると膨張し、温度が下がると収縮する性質を持つ。
• 空気は水に比べて、温度変化による体積変化の割合が非常に大きいという特徴がある。

解説

物質の体積は、温度の変化に密接に関係しています。温度が上がると物質を構成する粒子が激しく動き回り、互いの距離が広がるため「膨張」します。逆に温度が下がると粒子の動きが穏やかになり、距離が縮まることで「収縮」が起こります。水の場合も、冷却されることで体積が小さくなるのが基本の性質です。

この現象は、フラスコを用いた実験で確認できます。水を満たしたフラスコを氷水につけると、ガラス管内の水面が下がる様子から、水の収縮を視覚的に観察できます。また、空気は水よりも顕著にこの変化を示します。シャルルの法則によれば、空気は1℃の温度上昇につき0℃のときの体積の273分の1ずつ増加します。例えば、546立方センチメートルの空気が27℃上がると、体積は54立方センチメートル増加し、合計で600立方センチメートルになります。逆に温度が下がれば、同じ割合で体積は減少（収縮）します。