自由研究に何をしようか迷うのは小学生も中学生も同じですね。
5年生、6年生になると授業の内容もだんだん難しくなるので、それに見合った課題をやりたいものです。
理科では色々なものが考えられますが、氷の実験は手軽で奥が深いものです。
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特に楽しみながら行える
アイスクリーム作りはおすすめの一つです。
氷では温度が十分に下がらないと思うかもしれませんが、塩を使う事でアイスクリームを手作りすることが出来ます。
デザート作りも兼ねて、氷についての考察が深められますよ。
用意するもの
氷でアイスクリームを作るためには次のものを用意してから始めましょう。
◆アイスクリームに必要な食材
・卵1個
・牛乳300ml
・砂糖50グラム
・食塩250グラム
・バニラエッセンス
・氷１kg
◆準備する道具
・ステンレスのカップ
・泡だて器
・お箸
・ボウル
・ステンレスのボウル
・温度計
あまりたくさんの量を作ることはできません。
時間がかかりすぎることもあるので一食分くらいにします。
氷を使ったアイスクリームの作り方
小学校５年生くらいになれば扱いが難しいものでも大抵は使えるようになっています。
今回はそれほど難しい操作もありません。
では、始めましょう。
①ボウルに卵の黄身を入れて泡だて器でよくかき混ぜます。
②黄身を十分にかきまぜたら、そこに牛乳を少しずつ加えていきます。
③さらに砂糖、バニラエッセンス、ほんの少しの塩を入れてかき混ぜます。
④ステンレスカップに③で出来たものを半分ほど入れます。
⑤ステンレスのボウルに氷とボウル３分の１くらい入れます。底に食塩を２５０グラム入れます。
⑥そのステンレスボウルの中に④のステンレスカップを入れて、箸で中身をかき混ぜまず。
⑦固まるまでかき混ぜます。
最初はかたまる気配すらありませんが、根気強く混ぜましょう。
塩を加えられた氷の温度が下がって、ステンレスのコップの周囲のあたりから固まってきます。
ここまで来るのにかき混ぜてから１０分くらいかかります。
アイスクリーム状になるまでは２０分以上かかりました。
この間、手でステンレスのコップを持っていなければならないので、もし必要なら軍手や手袋を使用してください。
結構冷たくなります。
これで氷を使ってアイスクリームが完成しました。
温度計を使って測ると分かりますが、塩を加えて作った氷水は氷点下になっている筈です。
売り場でアイスクリームの保存には－１８度から－２３度くらいになっています。
その温度に近づければ冷凍庫を使わなくてもアイスクリームが出来上がります。
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氷に何が起こっているのか？
小学校の高学年になると
融点と言う言葉も習うと思いますが、今回の実験はこの
融点が大きき関係しています。
食塩を加えられた氷がどのようになるのかと言うと、融点が０度以下になります。
普通氷の融点は０度ですが、塩を混ぜることにより融点が下がると、０度では固体ではいられなくなり、溶けて行きます。
氷が溶ける時には
融解熱と言うものが必要になります。
溶ける時に必要なエネルギーのようなものです。
氷が解ける時に熱を周囲から奪っていたのでは間に合わないので、自分自身の熱も使うため、温度が０度よりも低くなります。
一方の塩はどうかと言うと、
水に溶ける時に熱を周囲から吸収するものが多い。
溶解熱を吸熱すると言う現象が起きます。
氷が解けて出来た水に食塩が溶ける時に回りから熱を吸収するため、より一層温度が下がります。
この氷と塩のように、２種類以上のものを組み合わせて得られる冷却材の事を
寒剤と言います。
氷に塩化ナトリウム(塩)を混ぜて得られる最低温度は－２１．２度です。
自由研究としての実験のまとめ方
理科の実験のまとめ方はこのブログの記事
夏休みの自由研究 中学校理科のレポートはこう書く！を参考にしてください。
中学生向きですが、小学校５年生や６年生のレポートもまとめ方は同じです。
今回の自由研究ではアイスクリームを作ったのですが、
・塩の量によって冷え方に違いがあるのか
・氷の量を増やしたらどうなるのか
・砂糖を塩の代わりに使ったらアイスクリームはできるのか
などを試して比較してみるとよいと思います。
温度や冷え方の違い、固まるまでの時間を比べて、まとめるとよい自由研究になると思いますよ。
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2016-05-06 15:58
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