過冷却とは？原理や仕組みを解説 | 冷却水循環装置(チラー)なら当社にご相談ください

過冷却とは、水などの液体が凝固点（凍って個体になる温度）よりも低い温度まで液体のまま冷やされることを言います。
たとえば、水は本来0度以下になると凍りますが、ある条件を満たすと0度以下でも凍らず、液体のまま冷やされ続けることがあるのです。
この状態を過冷却、もしくは過冷却水と呼んでいます。
簡単に考えるなら「水を凍らせずに、液体の状態を保ったままさらに冷やすこと」といったところです。
凝固点を過ぎても液体のまま冷却されるということで、過冷却という言葉が使われると考えても良いでしょう。

なぜ過冷却のような現象が起こるのか、その原理を見ていきましょう。
水の凝固点は0度ですから、本来なら0度以下になった時点で凍るのが普通です。
ですが過冷却のように、0度以下になっても凍らず液体の状態を維持することがあります。
「凍る」というのは、水の分子が動けなくなった状態なのですが、過冷却の場合は0度以下になっても分子が自由に動いています。
そのため凍るという現象が起きず、凝固点を下回っても水が液体の形を維持することになります。
 

過冷却は、液体が凝固点を下回っても凍らずに液体のまま冷やされることです。
仕組みとしては、なんらかの理由で液体が凍ることができなくなっていることが原因です。
過冷却を起こすためには、静かな環境で時間をかけてゆっくりと冷やす必要があります。
徐々に冷やしていくと、分子が固まらずにいつまでも動き続けることができます。
凍るための引き金が引かれていないような状態です。
そのため凝固点以下になっても、凍らずに液体の状態を維持することが可能になります。
逆に考えると、過冷却を起こしている水に、凍るきっかけさえ与えてあげれば、水は一気に凍っていきます。
たとえば急速に冷やすなど、変化を与えてあげれば良いのです。

冷蔵庫で液体を冷やしている場合、過冷却が起きることがあります。
冷蔵庫内で長時間冷やされた液体の場合、時に過冷却を起こすことがあり、刺激を与えると一気に凍ったりします。
冷凍庫では急速に冷えて過冷却が起きにくく、冷蔵庫内だと温度の低下がゆるやかなので、過冷却を起こすことがあるのです。
人によっては経験のある方もいるかもしれません。
ペットボトルの飲み物が、衝撃によって急に凍ったりするのは過冷却が原因です。
また、最近では意図的に過冷却を起こす機能を持った冷蔵庫も出ています。
液体のままより低い温度にできるため、冷たくて美味しい飲み物が飲めるという特徴を持っています。
過冷却は身近な化学現象でもあるので、自由研究などで実験にチャレンジしている学生の方もいるようです。
 

「過冷却」とは凝固点以下になっても液体が凍らない状態のことを指します。
水をはじめ、液体なら過冷却を起こす可能性があります。
温度自体は凝固点以下になっているものの、分子が固まらず自由に動ける状態なので、液体の状態を維持できているのです。
水をゆっくり冷やしていくと、過冷却の状態になる場合があります。
家庭の冷蔵庫内でも、条件によっては過冷却の現象が起きることもあるでしょう。
一方、水を急速に冷やす場合、凝固点で凍るため、過冷却は起きません。
過冷却になっている場合、急速に冷やすなど、きっかけを与えられるまで液体の形を維持します。