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中学生の自由研究は理科の実験で!材料は氷とお湯だけ 半日でまとめる

      2017/08/27

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さあ、いよいよ夏休みも終盤ですね。

まだ、自由研究が終わっていない方もいらっしゃるのではないでしょうか?

でも、今からだと、日数が必要な観察系のテーマは現実的にムズカシイですよね。

そこで、材料は氷とお湯だけで半日あればできる、そんな自由研究のテーマについてお伝えします!

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中学生の自由研究はやっぱり理科の実験!

自由研究と言えばやっぱり「理科の実験」ですがすぐ思い浮かびますよね。

「研究」というくらいですから、理科系のイメージが強いのではないでしょうか。

でも、ムズカシイのはイヤでしょうし、お金や時間がかかりすぎるものちょっと考えもものです。

そこで、材料は氷とお湯だけ、半日あればできる実験を自由研究のテーマにしちゃいましょう!

実験の材料は氷とお湯だけ 時間は半日 そんなのある?

テーマは「0℃の氷と100℃のお湯を混ぜると何℃になるか?」です。

材料は、0℃の氷と100℃のお湯です。

時間は半日あれば大丈夫でしょう。

準備するもの

  • 氷…約500g
  • 沸騰させた100℃のお湯…500ml程度
  • 大きめのボウル…2つ
  • ザル
  • 調理用温度計

やり方

  1. まず、0℃の氷をつくります。
    冷凍室の氷の温度は平均的な冷凍室の温度(通常約-18℃)と同じですので、氷を冷蔵室に移し、しばらく置いておきます。
    やがて氷の温度が上がり、0℃になったところでとけ出してきますので、ときどきかき混ぜて全体の温度を均一にしながら半分くらいとかすと、0℃の水の中に0℃の氷が浮かんでいる状態になります(準備した調理用温度計でおおむね0℃を指していれば結構です)。
  2. お湯を沸騰させておきます(沸騰している状態が100℃です)。
  3. とかして0℃になった状態の氷と水をボウルの上に置いたザルに注ぎ、氷だけ取り出します(0℃の水はまだ捨てないでください)。
  4. 取り出した氷をもうひとつのボウルに入れて重さを量り、そこに同じ重さの分だけ、沸騰したお湯を注ぎます。(やけどに注意してくださいね!
    ボウルの重さはあらかじめ引いておいてください。
  5. かき混ぜて氷をとかし、全部とけたところで温度を測ります。

同じように、先ほど捨てないでとっておいた0℃の水と100℃のお湯を同じ量だけ混ぜると何度℃になるかも確認してください。


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理科の実験のまとめ方は?

実験中は、その都度スマホなどで氷の状態(とけ具合など)の写真を撮っておきましょう。

全部とけたところで測った温度を記録して、結果をレポートにします。

実験そのものはシンプルですので、実験前の予想(仮説)と実験後の結果の差が大切になってきます。

ですので、実験前に、自分なりの結果の予想と簡単な理由をメモに書かせることが大切です。

「今回の実験では、予想(仮説)は0℃の氷と100℃のお湯を同じ量だけ混ぜたら50℃になる思っていたが、結果はそうならなかった」など、中学生らしい分析結果が加わると良くなります。

また、0℃の水と100℃のお湯を同じ量だけ混ぜた結果についても比較して記入すると、さらにレポートの成熟度が高まります。

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※ 中学生の自由研究については、以下の記事でもご紹介しています。

  1. 中学生の自由研究は「10円玉をキレイにする」で!なぜキレイになるの?
  2. 中学生の自由研究は理科の実験で!材料は水だけ、半日で!まとめ方も
  3. 中学生の自由研究は理科の実験!うがい薬でビタミンCをしらべる!
  4. 中学生の自由研究は理科の実験!水とペットボトルだけ まとめ方も
  5. 中学生の自由研究は理科の実験で!簡単!牛乳で作るカッテージチーズ
  6. 中学生の自由研究は「水と油を混ぜる」で!水と油が混ざる?まとめ方も
  7. 中学生の自由研究は理科の実験で!簡単に酢と油と卵でマヨネーズを作る
  8. 中学生の自由研究は理科の実験!水とエタノールで半日でまとめます!
  9. 中学生の自由研究は理科の実験で!材料は氷とお湯だけ 半日でまとめる ← 今読まれている記事はココです。
  10. 中学生の自由研究もサッカーがいい!サッカーミュージアムへ行こう!

参考にしてくださいね。

なお、小学生向けの自由研究については、

小学生の自由研究についての記事一覧まとめ

でご紹介しています。

まとめ

実際の結果は、おそらく10℃前後になったのではないでしょうか。

0℃の氷を0℃の水にするのには、とてもたくさんの熱を使います。

100gの氷を100gの水にするには、それだけで、水の温度を80℃にするぐらいのエネルギーが必要です。

これを「融解熱(ゆうかいねつ)」と言います。

「融解」とは、氷が水になったりするような、固体が液体になることを言います。

固体の時はシッカリと分子同士が結びついていますが、これをバラバラにするにはたくさんのエネルギーを使います。

0℃の氷を0℃の水にするのに80℃分のエネルギーを使ってしまうので、その時点で100℃のお湯は20℃に下がってしまっています。

そこから20℃の水と0℃氷が混ざりあいますので、中間の約10℃になると考えられます。

なお、0℃の水と100℃のお湯を混ぜると約50℃になります。

頑張ってくださいね。


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