実験・自由研究のおすすめ2020|簡単おもしろ科学、化学、理科、工作のネタ帳

夏休み冬休みの宿題に役立つ、身近な材料を使って簡単にできる実験や自由研究の各テーマを紹介しています。なぜを楽しくおもしろく科学の不思議を探検しましょう。

小学生向け

透明な氷をつくる実験

更新日:


研究の動機
どうしたら透明な氷ができるの?
池や湖にできる氷はガラスのように透明なのはなぜ?

水の中に空気が閉じ込められたのです

仕組み
家庭の冷凍庫でつくる氷は白くにごっています。なぜでしょう?水の中には空気がとけ込んでいます。凍りはじめると、空気はまだ凍っていない水の中に追い出されます。水にとけ込める空気の量には限りがあるので、限界を超えた空気が目に見える気泡となって現れてくるのです。

冷蔵庫で作るとなぜ空気が含まれるの?

家庭の冷凍庫では、水は周辺から中心に向かって凍るため、気泡は氷の内側に閉じこめられます。この気泡に光が当たると、あらゆる方向に光が反射する現象(乱反射)が起こり、氷が白くにごって見えるのです。また、氷の中心部の体積膨張によって亀裂ができ、そこへ空気が入っていっそう白くにごって見えるのです。
池や湖は周囲を土で囲まれているので、底の方は外気温の影響を受けにくくなっています。外気にふれている表面からゆっくりと凍るため、水の中に含まれている空気は下へ下へと追いやられ、表面近くでは、気泡を含まない透明な氷ができるのです。

このことを利用して、家庭の冷蔵庫で透明な氷をつくる実験をしてみましょう。完全に透明な氷はできませんが、周囲を断熱して表面からゆっくり凍らせ、膨張の逃げ道をつくることで、気泡が下の方へ集まる様子がよくわかります。

準備するもの

準備するもの

  • 紙コップ5個
  • エアシート
  • 粘着テープ
  • カッターナイフ
  • 安全ピン
  • 輪ゴム数本

実験

実験
1.紙コップ2個の底に安全ピンで小さな穴をあけます。
2.穴を開けていない紙コップを一番外側にして3個の紙コップを重ねます。
3.3個重ねた紙コップの底と周囲をにエアシートを巻いて断熱し、粘着テープと輪ゴムでとめます。
4.水道水を注ぎます。
5.冷凍庫の冷気コントロールを<弱>に設定し、容器を冷凍庫に入れます。
6.一昼夜かけて凍らせたら、エアシートを取り外し、カッターナイフで容器を切って氷を取り出します。

結果

結果
上段の紙コップにはきれいな氷ができます。中段、下段になるほど空気が混ざっていました。

参考にしたURL:https://site.ngk.co.jp/lab/no48/

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