ジュースや水に入れた氷は、たいてい水面にぷかぷか浮かびます。固まった氷のほうが重そうに見えるのに、どうして沈まないのでしょう。
大事なのは、同じ大きさでくらべたときの重さです。氷は水が凍ってできたものですが、中の小さな粒の並び方が変わるため、水より少し軽くなります。
浮くか沈むかは、「同じ大きさでくらべた重さ」に関係する
同じ大きさの物を水に入れると、水より軽い物は浮きやすく、水より重い物は沈みやすくなります。この「同じ大きさでくらべた重さ」のことを、密度（みつど）といいます。
氷は、水とくらべると密度が小さい物です。だから、水の中に入れると上のほうに浮きます。
木の小さなかけらが水に浮くのも、石が沈みやすいのも、この考え方で見ることができます。ただし、物の形の中に空気が入っているかどうかでも、浮き方は変わります。
水が氷になると、小さな粒の間が少し広がる
水はとても小さな水の粒が集まったものです。液体の水では、その粒は近づいたり離れたりしながら、いろいろな向きに動いています。
水が凍ると、粒は決まった並び方につながります。その並び方には少しすき間ができるため、同じ量の水でも、氷になると少し場所を広く使います。
つまり、氷の中には水よりすき間が多くあります。同じ大きさなら氷のほうが軽くなり、水に浮くのです。
水を凍らせると、少しふくらむ
水を入れすぎた容器を冷凍庫に入れると、氷が上へもり上がったように見えることがあります。水が氷になると体積（たいせき）、つまり場所の取り方が少し大きくなるからです。
だから、水を凍らせるときは、ふたをきつく閉めた容器にいっぱいまで水を入れません。水がふくらむことを考えて、家では大人といっしょに安全な容器で確かめましょう。
池や湖は、上から凍りやすい
寒い日、池や湖では水面から氷ができることがあります。できた氷は水に浮くので、水面にとどまります。
氷の下には液体の水が残ることがあります。氷は水の上に浮くという性質が、寒い場所の水の中でくらす生き物にとっても大切なはたらきをしています。
ただし、池や川の氷は見た目より弱いことがあります。乗ったり近づいたりせず、観察は安全な場所から大人といっしょにしましょう。
コップの氷を安全に観察してみよう
透明なコップに水と氷を入れると、氷のどの部分が水の上に出ているかを見られます。氷が溶けるまでのあいだ、浮き方がどう変わるかをノートに絵で記録してみるのもおすすめです。
氷を作る、取り出す、冷凍庫を開ける作業は、大人に手伝ってもらいましょう。ガラスのコップを使うときは、落とさないよう机の上で観察します。
水が空をめぐる仕組みは、雲はなぜ白いの？の記事にもつながります。海水と雨の水のちがいは、海はなぜしょっぱいの？で読めます。
今日のポイント
- 氷が浮くのは、氷が水より密度の小さい物だからです。
- 密度は、同じ大きさでくらべたときの重さのことです。
- 水が凍ると、小さな粒の並び方にすき間ができ、少し場所を広く使います。
- そのため、同じ量の水は氷になると少しふくらみます。
- 池や川の氷には乗らず、安全な場所から観察します。
次に飲み物の氷を見たら、見えないくらい小さな粒の並び方が変わっていることを思い出してみてください。いつものコップにも、水のふしぎがかくれています。
よくある質問
氷はどんな水でも浮くの？
ふつうの氷は水より密度が小さいので、水に浮きます。海水のように塩が溶けた水では、水の密度も変わるため、氷の出方は少しちがって見えることがあります。
氷が溶けると、水面は上がるの？
水に浮いている氷が同じコップの水に溶ける場合、ふつう水面の高さはほとんど変わりません。浮いていた氷は、自分の重さと同じだけの水を押しのけているからです。
氷は水より冷たいから浮くの？
冷たいことだけが理由ではありません。水が凍ると粒の並び方が変わり、水より密度が小さくなることが、氷が浮く大きな理由です。
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