夏休みの自由研究でよく紹介されているドライアイス。
扱いには注意しないと低温火傷などをしてしまいます。
今回は小学校６年生くらいまでに向いた実験を紹介しますが、
行うためにはドライアイスの扱いを知っている大人の人と一緒にやることが望ましいです。
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面白い実験がたくさんありますが、怪我をしないようにきちんと注意事項を守って行いましょう。
まずはドライアイスの取り扱いについての説明から始めます。
ドライアイスを扱うときの注意点
◆ドライアイスはどんなものか
ドライアイスは二酸化炭素を個体にしたもので、温度はマイナス７９℃です。
よく、ケーキ屋さんやスーパーの生鮮食品を持ち帰るときに使用しますが、常温で徐々に溶けていき、蒸発するときに白い煙を発します。
テレビの煙の演出にも良く使われたものです。
気体になった体積は個体の時の７５０倍にもなります。
今回扱う実験もこの特徴を利用したものもあります。
◆入れる容器は
ドライアイスは氷よりも冷たいため、ガラス容器に入れるのは避けましょう。
一番適しているものは発泡スチロール製のものです。
熱の伝導率がひくく、割れることもないので一時的に入れておく容器には最適です。
最近は夏場、コンビニや釣具店などでもある程度の大きさのものを５００円程度で買うことができます。
◆扱うときの注意事項
ドライアイスを扱うときには必ず守ってください。
・素手では触らない
乾いた軍手、トングなど使います。
細かく砕く時には軍手を二重にするなど肌に触れないようにしてください。
濡れた素手で触ることは厳禁です。
・酸欠に注意する。
密閉された狭い部屋では注意してください。
必ず窓を開けるなど換気に十分に気を遣います。
実験をそのような環境で行うことはないでしょうけど、購入して運搬中に車内に置いておくのは避けた方がよいでしょう。
常温ではドライアイスから常に二酸化炭素が出ているので、酸欠になる可能性があります。
ケーキに入っている程度なら大丈夫でしょうけど、ある程度の量を購入した場合はトランクなど入れます。
・家庭で保存は基本的にしない
ドライアイスの保存は発泡スチロールやダンボールなどの容器に詰めて行いますが、
夏休みの自由研究で入手する場合は使い切れる量だけ買うのが基本です。。
間違ってもペットボトルや瓶の中に密閉したりしないようにしてください。
膨張して破裂の危険があります。
冷凍庫内にそのまま保管するのもお勧めしません。
ドライアイスが常に二酸化炭素を出しているので、庫内に充満してしまうので危険です。
安全に自由研究を行うためにこれだけは守ってください。
一緒に付き添ってもらう大人も知識を確認して安全に見守ってもらうようにします。
◆ドライアイスの入手先
ドライアイスは
・ケーキ屋さんか洋菓子店
・大型スーパーマーケット
・葬儀屋さん
が常備しているはずです。
どちらも、いきなり売ってくださいと言って応じてくれないと思いますから、事前に問い合わせをして必要なら予約をしてから出かけましょう。
先方もの必要に応じてドライアイスを準備しているので、迷惑にならないように配慮します。
いきなり実験をせずにこれらのことをきちんと確認してから準備に取り掛かってください。
では、実験の紹介をしましょう。
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大きなシャボン玉を作ってみる
ドライアイスが気体になるときの体積の膨張を利用して行う実験です。
簡単に言うと大型のシャボン玉をつくる実験です。
◆準備するもの
・ドライアイス
・お湯
・ポリバケツ(大きめのもの)
・食器用洗剤
・軍手など、ドライアイスを扱うときに使用するもの一式
◆実験の手順
①買ってきたドライアイスをポリバケツに入れます。
②次にお湯を注ぎます。
③洗剤で膜を作ります。
バケツから白い煙が湧き出てきたら、食器用洗剤を片腕に塗って縁をなぞり、膜を作ります。
④膨らむ様子を観察します。
ドライアイスから蒸発した二酸化炭素が洗剤の膜を押し上げて膨らんでいきます。
真っ白な球形のシャボン玉が膨らんでいく様子は見ていてユーモラスです。
バケツの縁よりもアルテ℃大きく膨らんで、最後には割れてしまいますけどね。
この実験ではドライアイスを砕いたりする必要がないのでトングがあれば素手で触ることなく実験できます。
ドライアイスで風船を膨らませる
これも気体になるときに体積が膨張するという性質を利用した実験です。
◆準備するもの
・ドライアイス
・ゴム風船
・ハンマー
・発布スチロールシート、あるいはお菓子に入っているプチプチ
・かき氷器
・漏斗
この実験ではドライアイスを細かくする作業があるので必ず乾いた軍手をはめて手を保護してください。
◆実験の手順
①ドライアイスの準備
ドライアイスを発泡スチロールのシートに包んでハンマーで砕いて細かくします。
ある程度小さくなったら、かき氷器に入れてさらに粉状にします。
②風船の準備
風船に漏斗を差し込んでドライアイスを入れる準備をします。
③ドライアイスを入れます。
漏斗からドライアイスを風船の中に入れます。
空気が漏れないようにして風船の口を縛ります。
④膨らんでいく様子を観察する
ドライアイス中で気化して風船がどんどん膨らんでいきます。
多くの場合、風船は割れてしまいます。
入れる量を変えて試してみるとよいでしょう。
竜巻を観察する
ドライアイスが気化するときに白い煙を発する性質を利用して空気の流れを見る実験です。
ドライアイスがメインというよりも、気象現象を再現して観察するための色付けとして使用します。
◆準備するもの
・ドライアイス
・５００mlくらいのペットボトル
・カッターナイフ
・お湯
・掃除機
ここでもドライアイスを細かくするので軍手をはめてください。
◆実験の手順
①ペットボトルの準備
ペットボトルのラベルとフタを外し、底の方にカッターナイフで空気を取り込む切り込みを入れます。
切り込みは６か所から８か所くらいに、長さ３から４センチくらいに細長く入れます。
②ドライアイスの準備
ドライアイスをペットボトルの口から入る程度の大きさに砕きます。
③ドライアイスを入れる
ドライアイスをペットボトルに入れて、お湯を少量注ぎます。
すると白い煙が出ます。
④掃除機でペットボトルの口を吸い上げます。
掃除機でペットボトルの口を吸い上げると、白い煙が渦を巻いて登っていきます。
ミニチュアの竜巻が観察できます。
この動画の前半が竜巻の再現実験です。
参考にしてみてください。
◆なぜ竜巻ができるか
竜巻は空気がものすごい勢いで回転しながら上昇していく現象です。
今回の実験は空気の流れを再現したものですが、なぜそうなるのかは解明されていません。
現在のところ、
・発達した積乱雲
・その周りを回転する空気
が発生の要因とされています。
これだけに注目すると、夏にはあちこちで竜巻が発生しているはずですが、
そうではないことからも他に何らかの要因が必要だと考えられています。
今回は小学生向けの自由研究を３つ紹介しました。
いずれもドライアイスの性質を利用したものですが、扱いには十分に気を付けてしっかり準備してください。
実験は自己責任で行うのが原則ですが、準備不足で怪我をしてしまっては楽しさも半減です。
たのしく夏休みを過ごすためにも十分に注意してください。
ドライアイスを使った実験の中にはペットボトルロケットというものもありますが、広い場所と安全性の面から、小学生向けの実験からは外しました。
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2017-05-16 08:28
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