酸化水素

「平常温で水を固体にできるか」みたいなことをふと考えてみる。

　一般に物質は与えられた温度と圧力のなかで最も安定した状態をとる。たいていの物質は、気圧が上がると沸点や融点が上がるので、ガスボンベのような高圧の環境下では気体が液体になったりする。つまり温度を維持しながら圧力だけを下げればいい。
　ところが、水はその分子構造のせいで固体よりも液体のほうが密度が高い＝体積が小さい。そのために水は圧力が高いと体積が小さい状態＝液体になりやすくそれに対応して融点が下がる。とすると、平常温で凝固させる＝平常温が融点となるためには気圧を下げる必要がある。ではそれが可能な状態を探そうと思って、水の三態図を探してみたところ、三重点（融点と沸点が同じになるところ＝気体・液体・固体が同時に存在可能な状態）は0.01℃で4.579mmHg（＝0.006気圧）。
　つまり、0.01℃以上の温度では圧力をどんなに変化させても水は液体と気体でしか存在し得ない、という結論。要するに「氷は冷たいから氷」ということ。