台所洗剤をぬるだけで窓の結露が消える!? 水滴が広がる科学のひみつ

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

朝、カーテンを開けたら窓がびっしょり。気づけば窓の下がうっすら黒ずんでいる……そんな経験はありませんか。冬の結露は、放っておくとカビの原因になってしまいます。ところが、台所にある中性洗剤を薄めて窓に塗るだけで、結露を防げるというのです。本当なのか、実験で確かめてみました。

冬場に発生する結露。これがカビの原因となって、窓の下が黒ずんでしまったり、空気中に胞子が漂ってしまったりしたら、衛生的にも問題ですよね。簡単な一手間で結露を防止する方法があるんです。それが中性洗剤を薄めた溶液を作って、窓に塗り付けることです。

まずは結露のしくみを実験で再現

こちらの金属製のコップに水を入れます。ここに氷を入れると、コップの周りの空気が冷やされて、飽和水蒸気量(空気が含むことのできる水蒸気の最大量)が小さくなります。空気中に入りきれなくなった水蒸気は、水に変わってコップのまわりに水滴としてつきます。これが結露です。

冷たい飲み物を入れたグラスの外側が、いつの間にか濡れているのと同じ現象ですね。結露は、温度の高い空気と、冷やされた物の表面との温度差によって起こります。冬は、部屋の中を暖かくして加湿もしているので、空気は水蒸気をたっぷり含んでいます。そこへ、窓の外の冷たい外気に冷やされた窓ガラスが触れるので、同じように結露が起きて、窓がびしょびしょになるというわけです。

洗剤を塗ったコップで比べてみると

そこで今回は、コップの一部の表面に、薄めた中性洗剤をコーティングしました。

このコップを同じように冷やしていくと、あら不思議。

コーティングした部分としなかった部分で、雫のつき方に大きな差ができました。

拡大すると一目瞭然。塗った部分は、水滴がほとんどついていません。

こちらの動画も合わせてご覧ください。

なぜ、こんなことが起こるのでしょうか。カギをにぎっているのは、表面張力と、中性洗剤にふくまれる界面活性剤です。

そもそも表面張力とは?

水の分子どうしは、お互いに引き合っています。水の内部にいる分子は、まわり全体から引っ張られるので、力がつり合っています。ところが水面にいる分子は、上に水がないため、横と下の仲間だけで引っ張り合うことになります。その結果、水面はできるだけ小さく縮もうとします。この縮もうとする力が表面張力です。水滴が丸くなったり、1円玉が水に浮いたりするのは、この力のおかげです。

界面活性剤は表面張力を弱める名人

界面活性剤は、一つの分子の中に「水となかよしの部分」と「水がきらいで油となかよしの部分」の両方をもっています。この二面性が、表面張力を下げる理由です。

界面活性剤の分子を水に入れると、水となかよしの部分(親水基)は水の中に入ろうとし、水がきらいな部分(疎水基、親油基ともいいます)は水から逃げて空気のほうへ向こうとします。そのため、界面活性剤の分子は水面に集まって、頭を水の中、しっぽを空気側に出すように並びます。

すると、水面にいた水分子どうしの間に、界面活性剤の分子がわりこんだ状態になります。水分子どうしが強く引き合っていた水面が、引き合う力の弱い分子でおおわれるため、縮もうとする力が弱まります。これが、表面張力が低下する理由です。

たとえるなら、手をつないで強く引き合っている人たちの間に、手をつなごうとしない人が入ってくるようなものです。全体としての引き合う力が弱くなりますよね。

結露はなぜ起きなくなるのか?

コップの表面の温度が下がると、空気中の水蒸気が水に変わってコップの表面に張り付くことには変わりありません。ところが、洗剤を塗っておくと表面張力が下がるので、水はまとまった水滴になれません。水滴になれないので、コップの表面には水が薄く広がり、一見すると結露していないように見えるのです。実は、結露自体はしているわけですね。

雨の日の車のフロントガラスで、水滴がコロコロと丸くなるのは、表面張力が働いているからです。洗剤を塗った面では、その丸くなる力が弱まって、水がペタッと広がってしまいます。

しかも、ボールのように丸くならずに薄く広がると、空気にふれる面積が大きくなるので、そのぶん蒸発もしやすくなります。この広がりやすさと蒸発しやすさが合わさって、結露を防ぐ効果が発揮されているというわけです。

なお、この効果は長続きしません。また結露が気になってきたら、塗り直す必要がありますのでご注意ください。

やってみる時のポイント

ぜひ、おうちの窓でも試してみたくなりますよね。その際は、洗剤をしっかり薄めて、うすく塗り広げるようにしましょう。濃いまま塗ると、洗剤がかたまって跡が残りやすくなります。また、窓の内側だけに使うようにしてください。

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