中学の夏休みの自由研究はなるべく早く終わらせてしまいたいものです。
ギリギリまでやらなかった時の最終手段は
簡単な氷の実験。
氷の実験は簡単ですが、中身の濃い自由研究が出来ます。
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しかも、身の回りのものでできて実験からまとめまでほぼ一日で終らせることが可能なので特にお勧めです。
今回は実験からその解答までを追ってみますので参考にしてください。
氷の自由研究 シンプル編
先ず、最もシンプルなものを紹介します。
◆実験の内容
ここでは氷は脇役。
水と砂糖水の濃度による凍り方の違いの実験です。
◆用意するもの
・水
・かき氷シロップ(好みのもの)
・同じ形の容器３つ(ビーカー、試験管など)
・食塩
・氷
・大きめのボウル
・温度計
◆実験手順
①用意した３つの容器(ここでは試験管とします)に以下の溶液を準備します。
・Ａ：水
・Ｂ：水３：シロップ１の溶液
・Ｃ：水１：シロップ１の溶液
②ボウルに７分目くらいに氷を入れて食塩をかけます
・氷の重さ：食塩の重さ＝３：１の割合で振りかけてください。
③ボウルの温度がどんどん下がってきたら３本の試験管を入れて観察します。
④それぞれの容器のの中身をかき混ぜながら凍り始めた時の温度を観察記録します。
◆実験結果の予想
先ず、どのような結果が予想されるのかあらかじめ書き出しておき、実際の結果と比較する。
予想されるのは次のようなものでしょう。
①水(Ａ)、水：シロップが３：１(Ｂ)、水：シロップが１：１（Ｃ）の順に凍る温度が低くなる。
②水：シロップが１：１（Ｃ）、水：シロップが３：１(Ｂ)、水(Ａ)の順に凍る温度が低くなる。
③全部同じ温度で凍る。
④凍り始めはずべ手同じ温度だが、シロップが濃くなると凍り方がゆっくりになる。
◆実験の解答
実験が上手くいくと②のようになります。
凍り始めの温度は
水が０℃、Ｂのシロップは０℃より低い温度で、Ｃのシロップはさらに低い温度で凍り始めます。
つまり、
濃度が濃くなるほど凍る温度は低くなる、と言う事です。
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◆あり得る失敗例と解決策は
・上手く冷えない
⇒
原因は氷が大きすぎる事、小さめの氷の方が均一に良く冷えます。
氷が大きすぎる時はアイスピックで小さくすると上手くいきます。
・早く凍りすぎて温度を測るのに失敗
⇒逆に早く氷の温度が下がりすぎて温度が測れないケースです。
この場合、
水を少し加えて温度を調整します。
◆濃度による凍り方の違いはなぜ起きる？
タネ明かしと言うか、この現象の理由です。
自由研究ではポイントになるところですからしっかり調べておきたい部分です。
濃度によって凍り方が違うのは、
物質の粒で、水分子どうしが結びつきにくくなるからです。
凍る時は水の分子同士が結びつくのですが、水に溶けている物質の粒がこの結びつきを邪魔するのです。
だから濃度が濃くなると凍りにくくなる訳です。
後は
夏休みの自由研究 中学校理科のレポートはこう書く！を参考に夏休みの自由研究をまとめてください。
簡単だけど深い氷の実験
もう一つ、結論部分にこだわりたい人に向いた実験です。
食塩水と砂糖水の凍り方を比べる実験です。
◆用意するもの
・水
・同じ形の容器(試験管など)２つ
・ボウル
・氷
・塩
・砂糖
・温度計
◆実験手順
①用意した試験管にそれぞれ水１００グラムを入れ、塩１０グラム、砂糖１０グラムを入れて溶かします。
区別できるように印を付けておきましょう。
②ボウルに氷を７分目くらいまで入れて氷の重さの３分の１くらいの塩を振りかけます。
③温度計を入れて温度が下がってきたのを確認して用意してある試験管をボウルに入れます。
④それぞれの試験管の中をかき混ぜながら観察します。
⑤凍り始めた温度を測り、記録を取ります。
◆実験結果の予想
①食塩水が砂糖水より低い温度で凍る
②砂糖水が食塩水より低い温度で凍る
③食塩水、砂糖水ともに同じ温度で凍る
◆実験の解答
実験が上手くいけば答えは①、
食塩水の方が凍る温度は低くなります。
同じ濃度の筈なのになぜなのか理由を探ることがこの実験のポイントです。
◆食塩水の方がなぜ凍りにくいのか？
同じ濃度なのですが、なぜこのようなことが起きるかと言うと
砂糖と塩では粒の作りが違うから。
同じ量の水に同じ重さの砂糖と塩を溶かすと塩の方が水に溶けている粒の量が多くなります。
つまり塩の方が水の結合を邪魔するものが多いのです。
ニチレイ食品のＨＰの図を見ると良くわかります。
夏休みで残された時間が無くなった場合の自由研究にお勧めの実験２つを紹介しました。
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以下の記事も参考に夏休みの課題を簡単に乗り切ってください。
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2015-07-16 18:59
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