氷が受けている浮力は水面下にある氷がおしのけた水の重さに等しくなります。日常生活では、物体の浮き沈みや、空気中で重い物体が水中では軽々と持ち上げられるなどで体験することができます。密度が異なる物質でできている２つの物体は同じ重さでも体積が異なるため、２つの物体がおしのけた水の体積もしくは重さが異なります。このことから、アルキメデスの原理は物体の密度の違いの説明に使われることがよくあります。よくテレビ番組で地球温暖化により氷山がとけて海面が大きくあがるという話が出てきますが、これは陸地にある氷山の話です。海に浮いている氷山がとけても海面の高さは、海水の比重の分だけ水位が変わります。仮に氷山がすべて溶けると、海面はずいぶん上昇します。このあたりがきちんと区別されていない説明がよくあります。コップの中の水に浮いている10 gの氷がとけると、水面は上昇するでしょうか。アルキメデスの原理は紀元前２１５年に古代ギリシャのアルキメデスが発見した浮力に関する基本的な物理法則です。例えば、物体が水に浮かんでいるとき、その物体に働く浮力は水面下の物体の体積と同じ体積の水の重さに相当し、物体はその水の重さ分だけ軽くなります。このとき、物体の重さがおしのけられた水の重さより小さければ、その物体は水に浮きます。逆に大きければ沈みます。ところで、物体の密度が流体の密度より小さいとき、物体は流体に浮くので、流体中もしくは流体に浮かんで静止している物体には、物体によっておしのけられた流体に働く重力に等しい上向きの力（浮力）が働き、その分だけ軽くなるというものです。 難しい質問です。 水に「溶ける」という現象は液体の水を形成している水分子の隙間にイオンや分子が入り込んで一様に混じる現象ですが、このときに溶ける分子やイオンのサイズ、水分子との相互作用の強さなどで溶液の体積は元の水より増えたり減ったりします。 氷河の融解（ひょうがのゆうかい、melting of glaciers）、または氷河の後退（ひょうがのこうたい、retreat of glaciers）とは、19世紀以降進行してきている、地球上の氷河の融解のこと。 地球温暖化によって引き起こさ … 氷が解け始めた時、中心にあって硬い部分は氷、表面でヌルヌルしている部分は液体の水になっていると考えて問題ありません。とはいえ固体と液体の明確な定義はできません。実際には固体と液体の中間的な存在もありえるからです。これがいわゆる液体の状態です。原子同士のつながりが自由になるので、かたまりからユルユルした液体になるのです。（イメージ：〇 〇 〇）逆にプラスチックは、水より密度が小さいので浮きます。油が水の上に浮いて膜を張る理由も同じです。史上最大級の寒波によって水道管が凍結した、破裂した、そんな被害が2018年1月下旬に東京で多発しました。水面下の方が体積は大きいので、氷山の本体は見かけ以上に大きく頑丈です。そのため大きな船でもぶつかると、タイタニック号のように沈没します。北極海などで氷の閉じ込められると身動きがとれなくなる理由です。たとえば、水以外の物質が冷えて固体になり、それを同じ物質の液体に入れると、通常は沈みます。冷えて固体になった際に膨張するのは、身近な物質としては水が唯一かもしれません。液体を冷やした場合は、この逆です。ユルユルした状態から、仲間同士集まります。寒いと皆で身体を寄せ合うのと同じです。最後は密着しあいます。そして固体になります。基本は凍らせないことです。正しい知識があれば、被害を防げるものです。水が凍って液体から固体になっても、質量（重さ）は変わりません。固体が融ける温度、すなわち融点を超えると、原子同士の結びつきが崩れます。つまりパチンコ玉は小さくても、水より密度が大きいので沈みます。すると、その振れ幅に応じて全体の体積がふくらんでいきます。これが膨張（ぼうちょう）です。（イメージ：”〇”〇”〇”）何かが無くなったり増えるわけではないからです。結合の仕方、水分子同士の並び方が変わるだけです。氷になると体積が増える、この原理を知っていれば、水道管が破裂する理由もわかります。それなりの対処ができます。この違いによって、液体の水が凍って氷になると隙間が逆に広がってしまい、体積が増えるのです。 氷が溶けると、（溶ける前と）同じ重さの水になりますから、ちょうど、氷が押しのけた 分と同じ体積になる（つまり、水は凍ると体積が増える）ということです。 氷の水面下の体積(cm 3)＝氷の重さ 10 (g)／水の密度 1.0 (g/cm 3) ということになりますから、氷の水面下の体積(cm 3)は10 cm 3 ということになります。つまり、氷は10 cm 3 の水をおしのけていることになります。10 cm 3 の水は10 gなので、水に浮いている氷が受けている 固体の氷は、液体の水より体積が1.1倍になります。 そのため密度は約0.9g/cm 3 になります。 液体の水より密度が小さいため、氷は浮きます。
つまり、氷として排除している部分（水）の質量（重さ）も10gということを意味しています。 そして、氷全体の10g分が溶けたときには、質量保存の法則（質量は状態変化では変わらない）ことによって、水の質量も10gとなるのです。 しかし、1cm 3 の氷が溶けたとしても氷の密度は0.9g/cm 3 なので、0.9gの水できて、これは押しのけられていた水の体積と同じになります。だから水に浮いている氷が溶けても水面の高さは変わらないので … 陸上にある氷の量は2,500万平方キロメートルもあります、現在の ロシアの領土の広さ は、約1,770万平方キロメートルなのでとてつもない量の氷が陸上にあるのです。 この氷がそのまま溶けて水になるのです。地球上にある水の1.8％が氷として存在しています。 水に食塩を溶かしたとき、物質の重さや体積はどうなるでしょうか。ビーカーに50グラムの水をはかりとりこれに食塩15グラムをはかって溶かし完全に溶け終わってから混合溶液の重さを測定してみます。この場合、混合物の重さは水の重さと食塩の重さとの和になることがわかります。砂糖を水に溶かした場合についても調べてみましょう。水をビーカーにはかりとり、これに、重さをはかった砂糖を溶かします。そうすると、 … 水が氷になると体積が1/11程度増えます、この為氷は水の上に浮かせると1/11程度水面に顔をを出します、10/11は水面下にあるのです これが溶けても10/10＝1になるので、質量保存の法則で説明すると凍っている氷とその氷が溶けてできた水の質量は変わりませんので海面は上昇しないのです 水は氷になると体積が増えました。逆に氷が溶けて水になると体積は減りました。つまり氷になる前の水の体積に戻っただけだったのです。だから水はあふれなかったんだね。