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【中学生向け】夏休みの課題が終わらない!そんな時に挑戦したい”氷を使った自由研究”をご紹介

氷をつかった実験は自宅にあるものだけででき、しかもテーマさえしっかりとしていれば短時間で終わるので非常に人気があります。ぜひ参考にしてみてください。

氷を使った自由研究のテーマをご紹介

ここでは、5つのテーマを紹介します。どれも簡単にできる実験なので、挑戦してみてはいかがでしょうか。

氷の凍り方についての研究

水がどのようにして凍っていくかを観察するという実験です。また、水が凍る様子とあわせて水にいろんなものを混ぜた液体がどのように凍るかも観察してみましょう。

用意するもの:

砂糖

透明なコップ(複数)

氷いれるための大きな容器

温度計

手順:

その1 水はどうやって凍るか:

①氷をできるかぎり細かく砕くか、かき氷機で粉々にしたものを大きな容器に入れ、そこに氷の約1/3の量の塩をふりかける

②透明な容器に水を入れて、氷の入った容器にいれて冷やす

③水を混ぜながら、ときどき温度計を差し込んで温度を測る

④どのように凍っていくのかを観察する

その2 水に砂糖を入れると凍り方は変わるか:

① その1と同じ

② 3つの透明な容器に水、砂糖1:3水、砂糖1:1水をそれぞれ入れて、氷の入った容器にいれて冷やす

③3つの容器をそれぞれ混ぜながら、ときどき温度計を差し込んで温度を測る ④凍りはじめる温度にどれくらいの違いがあるかを記録

その3 水の状態で何度まで冷やせるか:

①~②はその1と同じ

③温度計を差し込みっぱなしにして、できるかぎり振動などの刺激を与えないように気をつけながら水の状態で何度まで温度がさがるかを記録

④0度以下になっても水のままだった場合、容器のなかに小さな氷の欠片をいれて様子を観察する

水から氷にかわるという、一見なんでもないような現象でも、改めてその様子を観察するだけでもいろんな発見があります。また、砂糖水などの凍り方と比べることで水の分子がどのように固まっていくのか、また自然界では海水がどのようにして凍りになっていくのかというところまで理解できます。

さらに「0度で水は凍る」という定説が本当なのかを検証する実験もかなり有意義でしょう。この実験は近年Youtubeなどでもひそかに話題になっており、その現象は見ているだけでも楽しいので、余裕のある人はぜひ試してみてください。

氷の溶け方・溶ける速さについての研究

水を凍らせる実験もあれば、逆に氷を溶かす実験も存在します。氷にいろんなものを混ぜたら長持ちするのかや、氷をクーラーや扇風機の前に置けば溶けるのを遅らせられるのかなど、さまざまな角度からの実験が考えられます。

用意するもの:

氷容器

砂糖

扇風機

手順:

その1 氷を長持ちさせるには:

①水、砂糖水、塩水で作った氷を用意する

② 3つの氷を常温で放置し溶ける様子を観察する

③どの氷が1番早く溶けたか、またどの氷が1番時がかかったかを記録する

その2 氷をいろんな方法で冷やせば長持ちするのか:

① 氷を2つ用意する

② 1つを扇風機の前に置き、もう一つはテーブルの上に置く

③どちらの方が早く溶けるを記録する

凍りが溶けていく様子をまじまじと観察することは日常生活においてあまりないでしょう。これもまた砂糖水や塩水と比べてみることで自然界に置き換えることもでき、地球温暖化の影響で北極や南極の凍りが溶けている様子を思い浮かべながらやってみると現在地球がかかえる問題を身近に感じられるでしょう。

さらに、どうすれば氷の溶ける速度をおさえられるのかという実験も、温度の伝わり方を説明するのにぴったりなテーマなので、ぜひ試してほしいところです。これを理解しておくと、普段自分たちが使っている扇風機やエアコンの効果を知ることができるので、その知識を応用してまったく別の涼み方を思いつくかもしれません。

透明な氷の作り方

おうちにある氷を見てみると、実は中に白いものがたくさんあることがわかります。実はこれは凍るときに水の中に混ざってしまった不純物や気泡です。そこで不純物がまったく含まれていない透明な氷を作る方法をお教えします。

用意するもの:

氷皿

手順:

①水を鍋に入れて沸騰させる

②水を火からおろし一旦冷ます

③冷凍庫の設定温度をいつもより高くしておく

④水が冷めたら氷皿に入れて、設定温度を高くしておいた冷凍庫に入れる

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