2016/06/04 2017/03/27 さて、自由研究についてこれまで色々と書いてきましたが、今回は過冷却水について取り上げてみます。過冷却水とは水であれば温度がマイナスになっても凍らない水の事です。 昔テレビで水が入ったペットボトルにちょっと振動を与えてやると振動を与えた部分からだんだんと凍っていくという奇妙な現象を紹介していました。 まさにこれが過冷却水の不安定さを利用したショーなんですが、当時はそんな知識もなかったのでとても驚いたとともに、面白かったと感じたのを記憶しています。 今回はそんな過冷却水を自由研究のテーマにしてみては?というお話です。 自由研究で過冷却水の作り方はどう?
研究の動機 水が一瞬で凍るようすを実験で見れないの? つららタワーも簡単に見れないの? 「過冷却」という現象を利用します 今回は、この「過冷却」が、実際どんなものなのか、 酢酸ナトリウムという食品添加物を使ってお伝えします。 準備するもの 酢酸ナトリウム ビーカー 実験 1. 酢酸ナトリウムを少量の水と一緒に、ビーカーに入れます。 2. 熱いお湯の中にビーカーを入れて、ゆっくりあたためていきます。 3. 自由研究で過冷却水の作り方はどう？炭酸水やフローズンコーラの作り方の時間も. だんだん酢酸ナトリウムが溶け、透明な液体になってきます。 4. 酢酸ナトリウムが、しっかり溶けましたら、お湯から取り出し、そのまま、ゆっくり冷ましていきます。 5. 室温と同じくらいまで、冷めたら、いよいよです! 結果 指で、酢酸ナトリウム水溶液をつっつくと...... なんと、あっという間に、氷になりました。結晶化しました。 つららタワーもこのとおり出来上がりました。 そこでペットボトルの水でも出来るか試したいと思います。 追加実験 ゆっくり水を冷やすことが大切だと分かったので、発泡スチロール箱に入れて冷蔵庫で冷やします。 準備するもの2 実験2 1. 水やコーラなど好きなものを入れて蓋をして冷凍庫にいれます。 (過冷却になる時間は、冷蔵庫の大きさや発泡スチロールの厚みなどで変わりますので、いろいろ時間を変えて試してみてください。) 2. 静かに取り出して、振ってみましょう。 一瞬で凍ります。 まとめ ゆっくり水を冷やすことが大切だと分かった。 水道水は冷やしている間、すぐに氷になることが分かった。 この実験では、ペットボトルの水を使うとうまくいった。 参考 にしたURL: リンク リンク
0℃になっても凍らない水の不思議 水の凝固点は0℃ですが実は0℃になったら必ず凍るというわけではありません。水をゆっくり静かに冷やしていくと、凍らないまま温度が低くなります。この状態を過冷却と呼びます(※)。過冷却状態になった水は、核になるもの(氷のかけらなど)を入れたり衝撃を与えたりすると、その部分から一気に凍っていきます。これは自然の中でも起こっている現象です。上空の雲の中では細かい水滴が冷やされて過冷却状態になっていて、空気中のチリなどが核となって雪の結晶が育っていきます。また、過冷却の霧の粒が木の枝にぶつかって凍りつくと、樹氷ができます。 過冷却を完全にコントロールすることはできませんが、うまく過冷却状態をつくり出せると、普段は見られない「水が凍っていく瞬間」が見られます。家庭でも過冷却状態をつくり出しやすい実験方法を3つ紹介しますので、ぜひチャレンジしてみてください。 ※さらに詳しく知りたい方はこちら↓へ。 ● 日本冷凍空調学会「最近気になる用語」 実験6-2 水が凍る瞬間を見てみよう <方法1>まずは、この方法でチャレンジ! 氷を入れるバットなど(平らで深さのある容器) 氷、塩 アルミカップ(お弁当のおかずなどの入れ物)3~5個 温度計 1. 氷をバットに入れ、氷の重さの1/3くらいの量の塩を振りかけて混ぜます。バットの中に温度計を入れ、温度を測ります。 2. 1のバットの中はどんどん温度が下がっていくので、少しずつ水を入れて、 -7~-9℃くらいになるように調節します。 3. アルミカップに同じ量ずつ水を入れ、バットの氷の上に並べます。触ったり揺らしたりせずに静かに冷やしていきます。 4. アルミカップの水のうち、どれか一つが凍り始めたら、他のカップの水は過冷却状態になっている可能性大。小さい氷のかけらを、入れてみましょう。 <方法2>少し大きな規模で、氷の成長が見られます 氷を入れるボウルなどの容器 試験管など透明容器 1. 氷をボウルに7分目くらいの高さまで入れ、氷の重さの1/3くらいの量の塩を振りかけて混ぜます。ボウルの中に温度計を入れ、温度を測ります。 2. 1のボウルの中はどんどん温度が下がっていくので、少しずつ水を入れて、-7℃~-9℃くらいになるように調節します。 3. 2のボウルの中に、水を入れた透明容器を入れます。入れたら、触ったり揺らしたりせずに静かに冷やしていきます。 4.
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