再ゲル化は、その名前を知らなかったとしても、おそらく目撃した化学および物理学の現象です。再ゲル化とは何かを学び、日常生活での例を見てください。
規制の定義
再ゲル化とは、氷が圧力下で溶け、圧力が解放されると再び凍結する現象です。
凍結時の拡大
再ゲル化は、凍結時に膨張する材料でのみ発生するため、外圧が増加すると融点が低下します。たとえば、1 気圧の圧力がかかると、(水) 氷の融点は 0.0072 °C 下がります。これが意味することは、ガリウムやビスマスなどの他の材料で再ゲル化が起こるということです。しかし、通常、再ゲル化の議論は水に関するものです.
再ゲル化の例
再ゲル化の 3 つの一般的な例は、氷河の移動、氷の中をワイヤーを引っ張ること、アイススケートです。
- 氷河では再分化が起こります。氷河の塊は、底部の氷の融点を下げるのに十分な圧力を加え、氷を溶かし、氷河が液体の上を滑るようにします.適切な条件下では、液体の水が氷河の底から流れ出すことがあります。氷河の後ろの水が再凍結します。
- 再ゲル化のもう 1 つの例は、アイス オン ア ワイヤー デモンストレーションです。アイス キューブの上に細いワイヤーをループさせ、ワイヤーに重い重りを取り付けます。ワイヤーが氷に加える圧力によって氷が溶け、ワイヤーが氷を通過できるようになります。水はワイヤーの経路の後ろで再凍結するので、アイス キューブをそのままにして、ワイヤーを氷に通して引っ張ることができます。再ゲル化が発生している間、一部の溶融は張力下でのワイヤーの加熱によるものです。
- アイス スケートがうまくいくのは、スケーターの圧力がスケート ブレードを押し下げ、氷の一部が溶けて水になるからです。その後、スケートは水の上を滑ります。気温が低すぎると、圧力が不足して氷が溶けなくなり、スケートがうまくいきません。再ゲル化のプロセスだけでなく、追加の要因がアイス スケートに影響を与えます。
雪の再ゲル化により雪玉同士がくっつくと言われていますが、そうではありません。雪玉の形成には、氷を溶かすのに十分な圧力は必要ありません。雪片を囲む水がそれらをくっつけます。極寒の中で雪玉を作ろうとすると雪がくっつかない。
再ゲル化の仕組み
マイケル・ファラデーは、再ゲル化のプロセスを最初に記述し、命名しました。このプロセスは、水素結合の特殊な性質によるものです。氷が圧縮されると、O:H (非結合) 距離が短くなり、H-O 共有結合が伸びて O:H に向かって弱まります。 H-O結合がエネルギーを失うと、融点降下が発生します。融点は共有結合の凝集エネルギーに比例します。本質的に、水の液体相と固体相の間の相境界が変化します。圧力を解放すると、O:H-O 結合が元の状態に戻り、水が再凍結して氷になります。このプロセスは、水素結合記憶の一例です。
関連する効果は圧電性です。圧電性とは、固体材料に機械的応力が加えられると、固体材料に電荷が蓄積することです。
参考文献
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- Sun, Chang Qing (2014)。 化学結合の緩和 .スプリンガー。 ISBN 978-981-4585-20-0。
- Sun, Chang Qing;ら。 （2012）。 「氷の圧縮に対抗する秘められた力」。 化学 3 :1455-1460. doi:10.1039/c2sc20066j
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