液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
ドライアイスが煙を出しながら、静かに消えていく。その姿を見たことはありますか？液体にならずにそのまま気体になるなんて、まるで魔法のようですよね。実は、この「当たり前ではない変化」の中に、物理や化学の面白い法則がぎっしり詰まっています。今回は、放射線の霧箱実験で余ったドライアイスを使って、いくつかの実験を楽しんでみました。
タイムラプスで見る「昇華」の記録
まずは、ドライアイスが昇華していく様子をタイムラプス撮影で記録しました。1kgのドライアイスを使って３時間撮影に挑んだのですが、なんと最後まで溶け切りませんでした。その３時間を1分半に縮めた映像をご覧ください。
映像の中で、ドライアイスのまわりから白い煙のようなものが出ているのが見えますね。これは、ドライアイス自体が気体（二酸化炭素）になったものではなく、空気中の水蒸気が冷やされて、水や氷の粒になったものです。ちょうど冬の朝に息が白くなるのと同じ仕組みです。比較のために普通の氷も一緒に置いてみました。
はじめの状態
徐々に溶けていきますが、ドライアイスはその名の通り、ドライです。液体が出てきません。
普通の氷は固体→液体（水）→気体（水蒸気）と変化しますが、ドライアイスは固体→気体（二酸化炭素）へと、液体の段階を飛ばして一気に変わります。この変化を「昇華（しょうか）」といいます。ドライアイスが「乾いた氷（Dry Ice）」と呼ばれる理由がよくわかりますね。
机の上をスーッと滑る——二酸化炭素のエアクッション
次に、ドライアイスを机の上に置いて滑らせる実験です。
ドライアイスを机に置くと、昇華によって下から二酸化炭素のガスが出てくるため、ガタガタと細かく震えます。そして、そのガスがドライアイスと机の間のクッションになって、するすると滑るように動き出します。
この動きは、等速度直線運動の観察にも使えます。摩擦がほとんどゼロになるため、力を加えなくても一定の速さで真っすぐ進む——ニュートンの第一法則（慣性の法則）がリアルに目の前で起きているわけです。実はこの仕組み、工場での重いものの搬送や、エアホッケー台にも応用されています。
ハサミが震える！そして、白い雲が生まれる
ドライアイスの上にハサミを乗せてみると、こんなことが起きました。
ハサミがガタガタと振動します。下から噴き出す二酸化炭素のガスが、ハサミを持ち上げては落とし、持ち上げては落としを繰り返すためです。ドライアイスのまわりには白い雲が漂っていますが、これは空気中の水蒸気が冷やされて凝結したもので、本物の雲と同じ仕組みで生まれています。特に下側に白い雲が多く見えるのは、二酸化炭素ガスが勢いよく吹き出しているからだと考えられます。
水の中に入れると——雲の大発生！
さらに、ドライアイスを水の中に入れてみました。
水に入れると、昇華のスピードが格段に上がり、白い雲がもくもくと大量に発生します。水がドライアイスに熱を伝えるため、気化がより早く進むのです。コンサートや映画のセットで使われる「スモークマシン」も、実はこの原理を利用していることが多いですよ。身近なエンターテインメントの裏側にも、科学がひそんでいるのですね。
ドライアイスが手に入ったときは、ぜひ色々と試してみてください。昇華・凝結・等速度直線運動——教科書の言葉が、目の前でいきいきと動き出しますよ。
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