ドライアイスはなぜ液体にならず白い煙が出るのか｜昇華-78.5℃と密閉容器が破裂する理由

ケーキを買うと、白い煙の出る小さな固まりを保冷用に入れてくれることがあります。ドライアイスです。氷なら溶けて水になるのに、ドライアイスは水に変わらず、そのまま煙になって消えていきます。私はこの煙を、ずっと「二酸化炭素そのものが見えている」ものだと思っていました。

この記事では、ドライアイスがなぜ液体にならず気体になるのか、白い煙の正体は何か、密閉するとなぜ容器が破裂するのかを、消費者庁・岐阜県・ガス会社の安全データシートの数字で確かめながら整理します。保冷に使うときに知っておきたい二酸化炭素の濃度の目安も載せます。2026年11月時点の情報です。

• ドライアイスは二酸化炭素の固体で、-78.5℃で固体から直接気体になる
• 白い煙は二酸化炭素ではなく、冷やされた空気中の水分が粒になったもの
• 1kgのドライアイス（約0.64L）は、約500Lの気体になる
• 密閉容器では破裂し、狭い空間では二酸化炭素の濃度が上がって危険

ドライアイスは氷と何が違うのか

まず、氷との違いを確認します。同じ「冷たい固体」でも、材料も温度も、溶けたあとの姿も違います。

水ではなく二酸化炭素を固めたもの

岐阜県の資料では、ドライアイスは二酸化炭素の固体と説明されています。氷は水が固まったものなので、材料から違います。温度も違い、ドライアイスは氷よりも低い温度の冷却剤です。

同じように冷たさを使う身近な道具に保冷剤があります。保冷剤の冷たさは氷が水に変わるときに吸う熱を使うもので、仕組みは保冷剤の中身と冷たさが続く理由で解説しています。ドライアイスは溶けた水が出ない点が、保冷剤や氷との大きな違いです。

液体にならないので食品が濡れない

岐阜県の資料には、ドライアイスは氷よりも温度が低く、液体にならず食品などが濡れないため便利だと書かれています。ケーキや冷凍食品の持ち帰りに使われるのは、この性質があるためです。

昇華とは何か　なぜ液体にならないのか

ドライアイスが水に変わらない理由を、温度と圧力から見ていきます。ここが一番「なぜ」にあたる部分です。

固体から直接気体になる

消費者庁の注意喚起には、ドライアイスは-78.5℃で固体から直接気体に変化（昇華）すると書かれています。ガス会社の安全データシートでも、-78.5℃は昇華点として載っています。室温の部屋に置けば、ドライアイスは周りから熱をもらい、液体になる段階を通らずに二酸化炭素の気体になっていきます。

三重点より低い圧力では液体になれない

物質には、固体・液体・気体が同時に存在できる圧力と温度の組み合わせがあり、これを三重点といいます。安全データシートによると、二酸化炭素の三重点は-56.6℃、0.518MPa（絶対圧）です。

標準大気圧を約0.101MPaとして比べると、0.518÷0.101＝約5.1倍です。二酸化炭素が液体になるには、大気圧の約5倍の圧力が必要という計算になります。

私たちが暮らす1気圧の下は、この三重点の圧力よりずっと低い環境です。そのため、ドライアイスを温めても液体にはならず、固体から気体へ直接変わります。氷が水になるのは、水の三重点が大気圧よりずっと低いからです。

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ドライアイスの白い煙の正体

冒頭で書いたとおり、私は煙が二酸化炭素だと思い込んでいました。実際は違います。

煙は空気中の水分が粒になったもの

岐阜県の資料には、常温の空気中に置かれたドライアイスの周囲に見られる白煙は、温度低下により空気中の水分が水や氷の粒になったものと書かれています。ドライアイスの近くの空気が急に冷やされて、空気中の水蒸気が細かい粒に変わり、白く見えているわけです。

二酸化炭素の気体そのものは、消費者庁の資料にあるとおり無色・無臭です。煙が出ている場所には二酸化炭素が出ていますが、見えている白い部分は、二酸化炭素の量を示しているわけではありません。

二酸化炭素は空気の約1.5倍重い

同じ消費者庁の資料には、二酸化炭素の気体は空気の約1.5倍の重さがあり、拡散はするものの、低い場所へ流れてたまると書かれています。デジタル教材「ドライアイスで遊ぼう」にも、水槽の下から二酸化炭素がたまっていく実験が載っています。

煙が机の上を這うように流れるのは、この重さのためです。次の章に出てくる危険も、この「低い場所にたまる」性質から生じます。

1kgのドライアイスが約500Lの気体になる計算

消費者庁は、1kgのドライアイス（約0.64L）が約500Lの体積の気体に膨張するとしています。数字を並べ替えて、私なりに確かめてみます。

数字を自分で割ってみる

岐阜県の資料の注には、固体の密度が1.566kg/L（-80℃）、気体の密度が1.977kg/m3（0℃、1気圧）と書かれています。固体は1÷1.566＝約0.64L、気体は1÷1.977＝約0.506m3（約506L）です。消費者庁の約0.64Lと約500Lに近い値になりました。

気体の体積を固体の体積で割ると、500÷0.64＝約781倍です。安全データシートが書く「数百倍の体積に膨張する」と合っています。

ペットボトルに入れるとどうなるか

安全データシートには、ドライアイスは昇華して気体となり数百倍の体積に膨張するので、ビンやペットボトルなどに封じ込めると破裂する危険があると書かれています。岐阜県の資料でも、密閉容器内で気化して内圧が高まり破裂したことによる負傷事故が起きているとされています。

仮に100gを500mLのペットボトルに入れて密閉したとします。1kgで約500Lなので、100gなら約50Lの気体になる計算です。50÷0.5＝100倍で、容器の100倍の体積です。ふたが飛ぶのでは済まず、容器が壊れます。

同じ教材には、フィルムケースにドライアイスを入れてふたをすると、中が気体でいっぱいになって、限界でふたが飛ぶ「ロケット」が載っています。この実験は、ふたが飛ぶ程度の小さな容器だからできる実験です。家庭では、まねをしないほうが安全です。

二酸化炭素の濃度と体への影響

破裂のほかに、もう一つ知っておきたいのが二酸化炭素中毒です。ここでは、岐阜県の資料にある数字をそのまま使います。

濃度ごとの症状の目安

空気中の二酸化炭素は約0.04%、人の呼気には約4%含まれています。濃度が上がったときの作用は、次の表のとおりです。

岐阜県の資料は、二酸化炭素中毒は酸素濃度が十分にあっても起きると説明しています。酸素が足りなくなる酸欠とは別の危険で、濃度が高いと呼吸でからだの外に二酸化炭素を出しにくくなるためです。症状を自覚してから意識を失うまでの時間が短く、自分で安全な場所へ動くのが難しい点も指摘されています。

棺の中の濃度を測った結果

消費者庁には、葬儀で遺体の保冷のために棺に置かれたドライアイスによる、二酸化炭素中毒が疑われる死亡事故の情報が寄せられました。これを受けて国民生活センターが、棺の中の濃度を測っています。

蓋を閉めた状態では、ドライアイスを置いて20分後に、ほとんど即時に意識を失う目安の30%を超え、4時間後には約90%でほぼ一定になりました。濃度が約90%の状態で蓋を静かに全部開けても、直後に約60%まで下がっただけで、約50分たっても30%以上のままでした。私は、蓋を開ければすぐに空気が入れ替わると思っていたので、この結果には驚きました。二酸化炭素が空気より重く、棺の底にたまっているためだと考えられます。

消費者庁の助言は、棺の中に顔を入れないこと、室内の換気を十分にすること、一人にならないこと、気分が悪くなったらすぐ離れることです。換気の考え方は、石油ファンヒーターに換気が必要な理由とも共通しています。

ドライアイスのデメリットと注意点

便利な冷却剤ですが、扱い方を間違えると事故につながります。公的資料に出てくる注意点を整理します。

素手で持つと凍傷になる

岐阜県の資料では、極めて低温のドライアイスを素手で持つなどして皮膚に触れた凍傷が、事故として挙げられています。-78.5℃の固体は、氷のつもりで触れる温度ではありません。手袋やトングを使い、素手で長く持たないことが基本です。

狭い空間に置かない

安全データシートは、換気の良い場所で使うこと、保冷容器で保管することを求めています。二酸化炭素が低い場所にたまる性質があるため、密閉した空間にドライアイスを置いたまま過ごすのは避けます。

たとえば、車の室内を仮に3,000L（3m3）とし、1kgのドライアイスが全部気体になったとします。500÷3,000＝約17%です。実際の車は完全には密閉されておらず、ガスも混ざるので、この数字よりは下がります。それでも、表の8〜10%を超えかねない量だという目安にはなります。私は車を持っていませんが、ケーキを持ち帰る場面で、帰りの電車やタクシーの狭い空間のことを考えました。

使い方と選び方の判断基準

ここまでの内容から、場面ごとの判断の目安を表にまとめます。公的資料の注意点をもとにした、私の整理です。

場面ごとの判断の目安

水が出ない保冷が必要かどうか

保冷剤で足りる場面なら、保冷剤のほうが扱いやすいはずです。ドライアイスを選ぶ理由は、氷よりも低い温度が必要なとき、水で濡らしたくないときです。この記事で確かめた資料には、ドライアイスと保冷剤の保冷時間を直接比べたものはなかったので、時間の優劣は書きません。

ドライアイスのよくある誤解

ここまでの内容を、よくある思い込みの形で確認します。

誤解1　白い煙は二酸化炭素そのもの

違います。岐阜県の資料にあるとおり、白煙は空気中の水分が冷やされて水や氷の粒になったものです。二酸化炭素の気体は無色・無臭です。

誤解2　溶けた水が出ないだけで氷と同じ

違います。材料は二酸化炭素で、-78.5℃で昇華します。水ではなく気体になるので、容器の中に入れておくと内圧が上がります。

誤解3　蓋を開ければすぐ安全になる

違います。国民生活センターの測定では、棺の蓋を全部開けても、約50分後に30%以上が残っていました。二酸化炭素は空気より重く、低い場所にたまるためです。

まとめ：ドライアイスは昇華する二酸化炭素の固体

ドライアイスは二酸化炭素の固体で、-78.5℃で液体を通らずに気体になります。二酸化炭素が液体になれる圧力は、三重点の0.518MPaより上で、私たちが暮らす1気圧の下では固体から気体へ直接変わります。

白い煙の正体は、冷やされた空気中の水分の粒です。1kg（約0.64L）が約500Lの気体になるため、密閉すると容器が破裂し、狭い空間では二酸化炭素の濃度が上がります。素手で触らない、密閉しない、換気の良い場所で使う。この3点を守れば、ドライアイスは濡れない保冷剤として使えます。濃度や安全な量の判断が必要な場面は、製品の説明書や販売店の案内も確認してください。

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