吸熱反応の身近な例を徹底解剖!冷却パックやラムネが冷える驚きの秘密

吸熱反応の身近な例を徹底解剖!冷却パックやラムネが冷える驚きの秘密

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レジャーや救急用として市販されている瞬間冷却パックは、外袋を強めに叩くだけで、常温だったパックが瞬く間に5℃前後、製品によっては0℃近くまで急冷します。外部からの電源供給もドライアイスも一切使わずに劇的な温度降下が起きる背景には、物質が水に溶ける際に周囲から熱を吸収する「溶解熱(吸熱)」の物理化学的性質が応用されています。

製品のパッケージを破らずに内部を観察すると、サラサラとした白い粒状の粉末と、水が入った小さな密閉袋が同封されている構造が確認できます。強い衝撃を与えることで内部の水袋が破れ、粉末と水が接触します。この粉末の主成分として広く採用されているのが尿素(Urea)や硝酸アンモニウム(Ammonium nitrate)です。

物質が水に溶けて水和(イオンや分子が水分子に囲まれる現象)する過程では、結晶構造をバラバラに壊すためにエネルギーが必要です。尿素や硝酸アンモニウムは、結晶格子を崩すために必要なエネルギーが水和によって放出されるエネルギーを大きく上回るため、不足した熱エネルギーを周囲(水溶液全体やパックの外気)から猛烈な勢いで奪い取ります。これが、手で触れると凍えるような冷たさを感じる直接的な理由です。

かつては冷却性能の高さから硝酸アンモニウムが多用されていましたが、火薬原料への転用リスクや安全基準の厳格化に伴い、現在一般に流通している家庭用製品の多くは安全性の高い尿素を主原料とした配合へシフトしています。吸熱効率を高めるために複数の塩類を黄金比で配合するメーカーの技術開発によって、安全性を担保しながら実用的な冷却持続時間を実現しています。

鈴木 陽菜
著者

鈴木 陽菜

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