“Water”人体と水と液体

ぼくらにとって最も身近な液体であり、最も身近な飲み物、水。

身近すぎて水について深く考えたことなんてない人も多いと思いますが、
水は大変貴重で、特殊な物質です。
この広い宇宙で液体としての水のある惑星は地球だけです。※所説あります。
そのことを称えて「水の惑星」なんて言ったりします。

水は生命の誕生や進化にも深くかかわっているとも言われ
太古の昔から人類のあらゆる発展や生活にも役立ってきました。

そんな水ですが、他の液体とは異なる水にしかない特異な性質を持っています。
今回は身近な物質の水について迫ってみたいと思います。
広く浅くご紹介していきたいと思いますのでお付き合いください。

水とは
1. 水と他の液体
人体と水
飲料としての水
1. 硬水と軟水
１ｋｇの定義
さいごに

水とは

物質は、炭素が含まれているかどうかで有機物と無機物に分類されます。炭素を含む物質は有機物、それ以外の物質は無機物です。

水は水素が2個と酸素が1個結合した単純な構造の化合物（H2O）で炭素を含まない無機質です。
水素と酸素以外のものを含まない完全なる純粋な無機質の水は有機物が入っていないため腐りません。

水と他の液体

当然、水は液体なのですが、水には他の液体にはない特異な性質をいくつも持っています。

固体になると体積が増える

“物体は熱を帯びると体積が増え、冷却されると体積が減少する。”という法則があります。
しかし、水だけにはその法則が通用しません。

冬になると極寒の地域の水道管が凍ってしまい、
亀裂が入ったりして破裂してしまうのも、この水の特性のせいです。

氷になると体積が増えるという現象は水だけの特殊な性質です。

固体になると密度が下がる

水以外の液体は普通、冷やされて固体になると密度が上がりますが、水は少し違います。
水も冷やされて4℃までは密度が上がりますが、水の密度は4℃がマックスなのです。

4℃以下になり0℃の時点で水は液体から個体になりますが
氷の密度は水より低いので、氷は水に浮くことが出来るのです。

0℃以下でも凍らない水

水は本来なら液体から固体へと変化するはずの0℃を下回っても、特殊な条件下では液体のまま存在し続けることができるのです。
この状態を過冷却状態といいます。

その条件となるのが、水以外の不純物がない純水や均一に冷やされた水に限定されます。

水が氷に変化するためには、水以外の不純物や一定のエネルギーが必要となるので、結果、0℃を下回っても液体のまま存在し続けるということです。

テレビなどで紹介されたこともあるのでご覧になったことがある方も多いと思います。

水とお湯、どっちが先に凍るか？

水とお湯を同時に冷凍庫に入れた場合、普通に考えると水の方が先に凍ると思いませんか？
しかし、結論から言うと、お湯の方が先に凍るのです

この現象は「ムペンバ効果」と呼ばれています。
所説ありますが、
1963年にタンザニアの中学生のエラスト・B・ムペンバが発見したとも言われてます。
※実際にはもっと昔の科学者が発見していたという節もあります。

実は、ムペンバ効果については、まだ詳しくはわかっていないんだそうです。
いくつかの仮説があるようですが、はっきりとした科学的な解明はなされていないとのこと。
※一部、水以外でも同効果が起こる可能性があります。

人体と水

ぼくらにとって、なくてはならない水。
人間は水なしでは４～５日ほどしか生きられないと言われています。
人間の体は約70%が水分で、体内の水分が20%失われると生命維持ができなくなり、死に至ります。

水と尿の関係

体内の水分（原尿）をろ過し不要なものを体外へ排出する尿。
１回の尿の平均は200～400ｍｌと言われています。

体内の水分がそれだけ排出されてしまい脱水状態になってしまいます。
水分バランスを維持するために放尿のたびに水を同量を飲むのが身体に良いと言われています。
体重にもよりますが1日に1.2リットルほどの水を飲むがいいとされています。
また、一度にはたくさんの水を吸収できませんのでコップ1杯分を数回にわけて飲むがいいでしょう。

カフェインやアルコールには利尿作用があり尿の量が増えてしまいます。

脱水によるデメリット

体内の水分が少なくなると人体のありとあらゆる色々な機能が低下していきます。

上の表を参考に、体重が70kgの人場合

1.4ｋｇの（水分の）減少でのどの渇き。
2.1ｋｇの減少でぼんやりしたり食欲不振になったりする。
3.5ｋｇの減少で頭痛や熱が出る。
7ｋｇも減少するとけいれんを起こす。
14ｋｇ以上水分を失うと死亡してしまう。

水中毒

そんななくてはならない水ですが
ありすぎると人をも殺してしまうこともあります。
短時間に大量の水を飲みすぎることで、腎臓が水分を処理しきれず死に至ります。

飲料としての水

ぼくらが普段、何気なく飲んでいる水ですが大きく２種類の水に分けられます。
それが「軟水」と「硬水」です。

硬水と軟水

ぼくら日本人が飲んでいる水のほとんどは軟水です。
日本の水道水の高度の平均は48.9mg/Lと低いので、蛇口をひねって出てくる水も軟水です。
日本はほとんど軟水で硬水は少ないと言われています。

日本の地形や地層の特徴が関係し軟水がほとんどです。
山と海が近く、傾斜が急な地形のため、川の角度が急で長さが短く、岩石と触れる時間が短いのが特徴です。
また、火山活動によってできた場所が多く、地層はおもにミネラルの量が少ない火成岩でできていることも理由と考えられています。

海外セレブをマネして健康や美容のために硬水を飲んでいるかたもいると思います。
僕も飲んだことありますが、ちょっと飲みづらくて長くは続きませんでした。※個人の感想です。

知名度が高く代表的な硬水として
原産国がフランスの「Evian(エビアン)」や「Contrex（コントレックス）」などがあります。

リンク

１ｋｇの定義

世界標準で使われている単位には定義があるのはご存知でしょうか？

その昔、1kgの定義には水が使われていました。
その後、羽陽曲折あり現在では2018年に変更になっています。

1キログラムの当初の定義は「水1リットルの質量」であった。1795年の定義では、「大気圧下で氷の溶けつつある温度における水」となっていたが、その後、水の体積は温度に依存することが分かり、そのため、「最大密度における蒸留水1立方デシメートル（1リットル）の質量」と定義された。しかし、水の密度は気圧と温度に影響され（水の密度が最大となる温度は約4 °C）、気圧にはその因子に質量が含まれている。すなわち、このキログラムの定義には循環定義が含まれていることになる。この問題を避けるため、1799年に、当時のキログラムの定義に合わせた白金製の原器が作製された。このキログラム原器をアルシーヴ原器 (kilogramme des Archives) と呼ぶ。

引用：Wikipedia

上記のように水は環境依存による変化が生じてしまいマズイってことになったようです。
世界標準単位なので普遍的なものでなくてはならないですよね。

その後、1kgを定義付けるべく世界にひとつの金属が作られました。
国際キログラム原器 と名付けられた人工物を基に定義していました。
キログラムが普遍的な物理量ではなく「人工物」に基づいて値が定義される最後の単位として、2018年までの約130年間、1kgの定義されてきました。

しかし、この金属もまた経年により質量が変化してしまうという問題があり
2019年5月20日に現在の定義が発行されました。

現在のkgの定義

6.62607015×10⁻³⁴　【6.62607015×10のマイナス34乗ジュール・秒（Js）】