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zoom RSS ためしてガッテン お湯の凍結時間

<<   作成日時 : 2008/07/30 14:16   >>

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 毎日Hentai新聞にかまけている間に、おもしろい記事があったようだ。NHKの「ためしてガッテン」の内容が議論になっているそうな。以下、そのニュースです。

J−CASTニュース:「水よりお湯の方が早く凍る!」 「ためしてガッテン」実験は本当か 2008/7/26

水よりもお湯の方が早く氷になる――。NHKがこんな氷の早作り技を番組で紹介したところ、早大の大槻義彦名誉教授がブログで「物理学で未解明」などと激しく批判。一方、NHKでは、「実際に実験で確認しており、番組に問題はない」と反論している。
大槻名誉教授が「物理学で未解明」などと激しく批判
ユーチューブ投稿のムペンバ効果実験動画
ユーチューブ投稿のムペンバ効果実験動画

論議になっているNHKの科学情報番組は、2008年7月9日放送の「ためしてガッテン」。「今年も猛暑!お宅の『氷』激ウマ大革命」のテーマで、おいしい氷の作り方などとともに、氷の早作り技が紹介された。

お湯の方が早く凍るとするこの現象は、「ムペンバ効果」と呼ばれる。ムペンバというタンザニアの中学生が1963年、調理の授業中にこの現象に気づいたという。アイスクリームの素材を熱いまま凍らせたところ、冷ましてからよりも早かったというのだ。ムペンバは、69年に研究結果をまとめている。

NHKの番組では、20℃の水が凍り始めるまでに100分かかるのに対し、100℃の熱湯は30分で凍り始めたとするある研究論文を紹介。急に氷が必要になったとき、この方法でもっと早く作れると、実際に水とお湯のビーカーをそれぞれ冷蔵庫に入れて比べる実験を披露していた。

これに対し、物理学者の大槻義彦早大名誉教授は、公式ブログの08年7月22日付日記で、読者からのメールで放送を知ったとしたうえで番組批判を展開。ムペンバ効果については、お湯にすると分子構造が変わってしまうことになるとして、「どうして、20〜30℃熱しただけで分子構造が変わるでしょうか?」と疑問を投げかける。そして、「どんな科学者のグループが再現実験をやっても同じ結果が出なければ、ひとつの物理現象とは言えません」として、その現象を紹介したNHKを痛烈に批判している。また、「お湯を作るエネルギー、お湯を凍らせるための余分なエネルギーの無駄づかいを煽っている」ともしている。
「10回以上実験し、お湯が先に凍ることを確かめている」

一方、NHKでは、番組として問題がないとの立場だ。

広報部では、J-CASTニュースの取材に対し、こう説明する。

「事前の予備実験を10回以上も行って、お湯が先に凍ることを何度も確かめています。また、番組では、このメカニズムについて、気化熱が関係しているのではないかといういくつかの仮説も紹介しています」

番組制作に当たっては、北大低温科学研究所の前野紀一名誉教授が監修したとしている。さらに、「その監修に沿って、番組では、まだ未解明の部分が多いことにも触れています」と理解を求める。

大槻名誉教授とNHKは主張が対立している形だが、物理学界では、ムペンバ効果をどう見ているのだろうか。

J-CASTニュースが、何人かの専門家に聞いたところ、ムペンバ効果を知る人はいなかった。

そのうち、ある国立大の講師は、この効果のことを話すと、懐疑的な見方をした。「水は高温にすると、泡が出て空気が抜けます。ゴミなどの不純物があればそれを核にして一気に凍りますが、空気も不純物と考えると、それが抜けたお湯なら、なかなか凍りにくいかもしれません」

一方、京都大の小貫明教授は、効果が現れる可能性を指摘する。「お湯の場合、蒸発すると冷える潜熱があることと、水と空気の対流によって熱が運ばれたのかもしれません。即断はできませんが、何か理由があるのでは」

ムペンバ効果は、その意外さが関心を呼んだのか、番組翌日のヤフー検索ランキングで、21位にもランクされた。ユーチューブでも、NHKの番組内容通りだったことを伝える自主実験の動画がいくつか投稿されている。

ムペンバ効果らしきものが現れるのは事実らしいが、まだ十分に解明されたとは言えない物理現象だ。それが、結果として、論議を呼ぶことになったようだ。



 おもしろい。確かに考えてみればおかしな事だ。普通に考えれば、「お湯→水→氷」というステップを踏むのだろうから、お湯からつくる氷の方が時間がかかるはずだ。それを覆すような放送内容なので、正直びっくりした。
 で、これにかみついたのが、何でもプラズマの「大槻義彦早大名誉教授」。以下が教授のブログの記事です。


2008年7月22日 (火) 7月 第2回 【ムペンバ効果】

ある読者の方からメールをいただきました。
NHK『ためしてガッテン』という『科学』番組が、
「冷蔵庫で早く氷を作りたいなら、いったんお湯に沸かして凍らせると良い。」
というものを放送したというのでした。
これを『ムペンバ効果』といい、いまだ物理学で未解明というものです。
NHKもオカルトか?ヤラセか?と、この読者の方はあきれておりました。

確かに実に馬鹿馬鹿ものです。
水Aと、それと同じ水を温めたお湯Bがあるとしましょう。もちろんBは冷やされやがて、Aと同じ温度になります。それから両者が凍るのには、まったく同じ時間がかかります。
つまり、AとBが凍るまでにはBのお湯が冷やされ、Aの温度になる時間だけ余分にかかります。

水の分子構造がA・Bで異なれば、この論理は崩れる可能性もあります。
つまり、水を少し温めてしまうと元の温度に冷ましてもその分子構造が変わってしまうということです。分子構造の変化には少なくとも1エレクトロンボルト以上のエネルギーが必要でしょう。どうして、20〜30℃熱しただけで分子構造が変わるでしょうか?

海外の一般科学誌がこの『ムペンバ効果』を取り上げ、相転移など議論をしているのですが、ナンセンスでしょう。いったい、この現象、本当に普通の水で実験し、再現実験をした人がいるのでしょうか。どんな科学者のグループが再現実験をやっても同じ結果が出なければ、ひとつの物理現象とは言えません。
ましてNHKが実験もしないで軽々しく、
「早く氷を作るなら、一旦、お湯にしてから冷蔵庫に入れろ。」
と放送したら、これは誤放送です。

単に誤放送では済まされない。
お湯を作るエネルギー、お湯を凍らせるための余分なエネルギーの無駄づかいを煽っているからです。
実験もしないで実験したかに放送したのならば、ヤラセです。オカルトほどでなくともこれはれっきとした『ブードウ科学』です。
NHK科学文化部、優秀な人材を抱えて定評があります。それが、こんな放送をしてしまって、どうしたのでしょうか



 なるほど。私もこの見解が正しいように見える(エネルギーの無駄遣いというのはいささか言いすぎのような気はしますが)。とりあえず、実験してみましょ。

用意した物
瀬戸物のお椀   2個
水(湯冷まし)   25℃くらいかな
お湯        90℃くらい(電気ポットでつくった)

上の2種類の水(お湯)をお椀に入れて、同時に冷凍庫に入れた。これなら、冷凍庫のがんばりがあったとしてもその効果は等しく現れるはず。

結果
20分後 両方とも表面が凍り始めてた
30分後 表面は氷結。中は水
40分後 両方とも同程度に下に向かって氷結が進む。
50分後 氷結は進行。ただ、お湯の方が若干早いように見える
60分後 氷結は進行。水が巻き返し、ほぼ同等に。
70分後 氷結は進行。ほぼ同じ
80分後 完全に氷結

結論から言えば、私の実験方法に問題があるのか、大差なし。(何で大差ないのか不思議ですが。お湯の方が凍るのが遅いと思えるのに。湯冷ましのせいか?水道水なら違うのかな?)

 NHKの言う現象について具体的に説明しているサイトがあった。ガリレオ工房さんです。説明は以下の通り。

お湯が先に凍る?

【凍り方が違う】
プラスチックコップを二重にしたものを2組用意します。用意したコップに、20℃の水と60℃のお湯をそれぞれ100ccずつ入れます。そして、−15℃〜−30℃程度の冷凍庫に、割り箸2本を少し離して平行に並べ、その上にコップを置きます。もし、冷凍庫に入る適当な長さの温度計があれば、それぞれのコップに入れてみて、コップの底の方の温度を計測してみてください。
冷凍庫に入れて、コップ底の方の温度が約8℃になると、両方とも水面が凍り始めました。20℃の水の方は、水面が全部凍り、底の温度は2℃でした。これに対して、60℃のお湯の方は、水面の周りの方が凍り、真ん中が液体で、底の温度は0℃でした。その後、60℃のお湯の方が先に全部凍りましたが、20℃の水の方はコップの上の方は凍りましたが、コップの底の方まで凍るのに時間がかかりました。

【どうして温度が高い方が先に凍ったか】
なぜ、60℃のお湯の方が先に凍るのでしょうか。もっとも大きな理由は、対流です。水は温度によって密度(同じ量の水で比べた重さ)が異なります。水面で、冷やされた水は密度が大きくなって、下の方に下がり、密度の小さい下の方の水が上に上がってきます。この現象を対流といいます。コップ内の上下の温度差が大きい方ほど激しく対流するため、60℃のお湯を入れたコップの方が早く全体が冷えていきます。
熱は、対流・伝導・放射で移動します。とりわけ、ものの移動がない熱伝導に比べて、ものが移動する対流の方が、多くの熱を移動させることができるというのが、この問題のポイントです。20℃の水を入れたコップは、表面から凍り始め、その後、下の水は対流ではなく、熱伝導で冷えていったわけです。



 なるほど、こういう考え方もあるんだ。この理屈が正しいのかどうかは私にはわからない。ただ、このような現象は多くの科学者によって確認されているようだ。その現象を説明する理論(定説)がないというのが正直なところかな。
 私は高校の時の化学の先生にこういわれたことがある。

「理論なんて物は、現象を説明するために人間が考え出した屁理屈に過ぎない」

けだし名言だと思う。理論の後に現象があるのではなく、現象を説明するべく屁理屈を思いつくのだ。それ故、歴史の中でたびたびこの手の理論という奴は覆される。
 かつて、キリスト教会に科学があるとされた時代があった。その時の「いわゆる科学者」はコペルニクスやガリレオに対してどのような対応を取ったか?言うまでもあるまい。大槻教授の言動は、これと大差ない。そのことにお気づきだろうか?頭の中で理解できないからと言って、現象を否定してどうする。それこそ非科学的だろう。大槻先生提唱の『ブードウ科学』そのものだ。まあ、NHKの取り上げ方には問題もあるとは思いますが。

もうちょっと頭を冷やして、できれば実験してみてから発言した方がよかったね。

 熱い水(頭)の方が早く氷(冷静)になることもあるかもよ。

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