はい、室温で水を沸騰させることができます。その方法をご紹介します。

ライスミックスの箱に、高地仕様の調理方法が記載されていることもあります。デンバーにいる場合も、エベレスト山頂にいる場合も、大抵はご飯を少し長く炊く必要があるという意味です。もちろん、これは単なる冗談です。エベレスト山頂でご飯を炊く人なんていません。でも、なぜ調理方法が違うのでしょうか？どこで炊くかがなぜ重要なのでしょうか？その答えは、沸騰したお湯に関係しています。

街で誰かに水の沸騰温度を聞いてみてください。212°F（約104℃）とか、もっと正確には100°C（約100℃）と答える人もいるかもしれませんが、必ずしもそうとは限りません。海抜が上がるにつれて、水の沸点は500フィート（約150m）上がるごとに約1°F（約0.5℃）ずつ下がります。つまり、デンバーの水は203°F（約93℃）になり、料理に影響が出るでしょう。

しかし、なぜ？

水蒸気圧

水には素晴らしいことがたくさんあります。興味深い事実の一つは、地球の表面には、固体（氷）、液体の水、そして気体の3つの状態がすべて存在するということです。気体の状態の水は「水蒸気」と呼ばれます。

水蒸気を作るには液体の水を沸騰させる必要があると思うかもしれませんが、そうではありません。室温（あるいは任意の温度）の液体の水があれば十分です。コップ一杯の水を想像してみてください。もしスーパービジョンで拡大できたら（実際には不可能ですが）、この水はたくさんの分子、つまり水分子でできているのがわかるでしょう。これらの分子自体は3つの原子（水素原子2個と酸素原子1個）でできていますが、ここでは小さな球体だと考えましょう。

これらの小さな水の玉は水中で動き回っていますが、隣の玉とはかなり近い距離を保っています。この動きは水流によるものではなく、熱運動によるものです。これらの小さな玉が巨大な玉の集まりの中で揺れ動いているところを想像してみてください。水温が高いほど、これらの水の玉の動きは大きくなります。でも、ちょっと待ってください！水の粒子の速度はすべて同じではありません。平均的な玉の速度はありますが、速い玉もあれば遅い玉もあります。これは、大人の人間の身長のようなものです。平均的な身長はありますが、全員が同じではありません。非常に背の高い人もいますが、それはグループ全体から見ればごく一部です。

テーブルの上にコップ一杯の水があるとします。水の玉は液体のままではありません。中には十分な熱エネルギーを持っていて、液体から分離して自由になるものもあります。液体の状態から自由になったということは、水の玉は気体、つまり水蒸気になったということです。この水蒸気を得るために沸騰は必要ありません。でも、ちょっと待ってください！逆の場合も起こります。気体の状態にある水の玉の中には、液体の水と反応して液体の水の玉になるものもあります。

密閉容器（水筒など）内の水は、最終的に水蒸気と液体の水の平衡状態に達します。この平衡状態では、水の玉が液体状態から解放される速度と、水の玉が液体状態に入る速度は同じです。この平衡状態における水蒸気の圧力は蒸気圧と呼ばれます（容器内がすべて水蒸気で、空気が含まれていないと仮定した場合）。

密閉容器内の水蒸気の存在は、壁に結露する水を見れば一目瞭然です。こちらが写真です。

水の温度が上昇するにつれて、水相から離れて水蒸気になるのに十分なエネルギーを持つ水粒子の数が増えていきます。そのため、水蒸気圧は水の温度とともに増加します（これは重要です）。

沸騰したお湯

さて、お湯を沸騰させてみましょう。100℃まで熱した水の様子です（スローモーション）。ええ、見たことがあると思いますが、まだ冷たいですね。

泡を見て、次の質問に答えてください (これは定番の質問です)。

沸騰したお湯の中の泡は何でできていますか？

友達に聞いてみよう。敵に聞いてみよう。そして自分自身に聞いてみよう。

泡は空気でできているのでしょうか？水素と酸素はどうでしょうか？いいえ。泡は水蒸気です。気相中の小さな水の塊です。つまり、空気ではあり得ません。この空気はどこから来たのでしょうか？唯一の可能性は、泡が水蒸気でできているということです。

では、これらの水蒸気の沸騰した泡はどのようにして作られるのでしょうか？それは温度と蒸気圧に関係しています。水温が上昇すると、水粒子の平均速度も上昇します。ある時点で、水分子は液体状態の他の水分子を押し戻し、泡を形成するのに十分なエネルギーを持つようになります。しかし、粒子が十分な速度で移動するには、水を十分に熱する必要があります。

でもちょっと待ってください！これは蒸気圧にも関係しています。泡が崩壊しないようにするには、泡の内側の圧力と外側の圧力が等しくなければなりません。泡の内側には蒸気圧があり、外側には水圧があります。つまり、水が沸騰するには、蒸気圧が外側の圧力と等しくなり、泡が形成されるまで温度を上げなければなりません。

では、外圧はどうでしょうか？それは2つの要素に依存します。まず、水そのもの。水が崩壊しないためには、深い水ほど高い圧力をかけなければなりません。つまり、水圧は深さ、水の密度、そして重力場（水の重さによるため）に依存します。一般的なコップ一杯の水の場合、水面下2センチメートルの圧力は、大気圧に対してわずか0.2%の増加です。そして、これが全体の圧力に寄与する2つ目の要素、つまり大気です。大気は液体の表面を押し下げ、液体内の圧力を高めます。

低圧

さて、ここからが面白いところです。もし大気圧を下げて液体の水を押したらどうなるでしょうか？すると液体内の圧力も下がります。この圧力を十分に下げれば、蒸気圧と同じレベルまで下げることができます。すると、水の粒子は十分なエネルギーを得て、小さな沸騰泡を形成できるようになります。温度を上げる必要はありません。

室温で水を沸騰させることさえできます。確かに、真空ポンプと丈夫な容器が必要ですが、きっとできますよ。

熱湯の入ったフラスコを私が手に持っているのを見てください。熱くないことを証明するためです。信じてください。ちょっと待ってください。信じなくても大丈夫です。自分でできます。必要なのは、この大きなプラスチック製の注射器だけです。注射器を用意して、空気をほとんど入れずに水を少し入れます。そして、先端をしっかりと閉じて、水を少しだけ温めます。こちらが私のやり方です。