NPO ふくい科学学園 - 分子科学講座

NPO ふくい科学学園
平成２２年度
第１５回 科学実験教室
平成 22 年 12 月 18 日（土）9:30~12:00
（アオッサ 7 階７０６号室）
熱の不思議
～ 「小さなあばれんぼう」の熱い物語 ～
講師：福井大学大学院工学研究科物理工学専攻：
葛生
伸
福井大学教育地域科学部理数教育講座： 栗原一嘉
実験補助：理数教育講座学生：中村俊、中山圭祐、山本哲也
なまえ
名前
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１．はじめに
さて，寒い冬がやってきましたね。来週
はクリスマス。みんなどんなプレゼントも
らうのかな?
今日は，寒い冬にちなんで，温かい話をします。
熱というのは，なんなのかいろいろと楽しい実験を通じて楽しく
学んでいきましょう。
２．「小さなあばれんぼう」（分子のパワー）
まずは，空気を使った実験をしてみましょう。
２．１ まずは空気に関する簡単な実験から
話を聞いて，問にこたえていきましょう。
ａ） ボトルカンに風船をかぶせて，ボトルカンを火であぶる
Ｑ１ 風船はどうなりましたか？
Ｑ２ 風船がそうなった理由は？
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ｂ） 空き缶つぶし
空き缶（アルミ缶）にほんの少し水を入れて火
にかけて，音がしたら勢いよく口の方を下にして
水の中に入れる
Ｑ３ 空きカンはどうなりましたか？
Ｑ４ 空きカンがそうなった理由は？
Ｑ５ アルミカンにかかる力はどのくらいの大きさ？
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小さなあばれんぼうのパワー
ボトル缶に風船をかぶせて火にかけると風船がふくらみ
ます。これは，空気が分子という非常に小さなものから
できているからです。分子は小さいけれどもとても元気
な「小さなあばれんぼう」です。分子は温度が高くなると
より元気になります。そのため，風船の中からぶつかる力
が強くなって風船がふくらむのです。
空きカンつぶしでは，空きカンの中にほんの少し水を入
れてあたためます。そうすると，水が水蒸気になります。
空きカンのなかは水蒸気でいっぱいになります。空きカン
の口を水の中につっこ
あつくなるとげんきになる!
むと，空きカンの中の
水蒸気は水にもどりま
す。そうすると，空きカ
ンの中には何も無くな
ります。 このような状
空気の分子
態を真空（しんくう）と
＝ちいさな あばれんぼう
いいます。真空の状態
ではカンの外からだけ
分子がぶつかります。
そこで，空きカンはつ
ぶれるのです。このこ
とから，空気の力は非
常に強いことがわかり
空気の分子
ます。
カンの中の水蒸気は水になり
くうき
くうき
ぶんし
ぶんし
なか
みず
水の分子
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すいじょうき みず
ぶんし
カンの中はからになる
２．２ 真空の丌思議
ａ） 真空の実験
手で動かす真空ポンプを使った色々な実験
を見てみよう
Ｑ６ 真空って何？
ｂ） 真空にした容器にペットボトルをつなぐと
真空にした容器にペットボトルをつないで，コックをまわすと，ペットボトル
はどうなった？ また，風船をつけたらどうなるだろう？
Ｑ７ ペットポトルのようすを絵に書いて説明してみよう。
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ｃ） 容器にラップをかけて真空にすると
真空容器にラップをかけてゴムバンドでとめ，
容器の中を真空するとどうなるでしょうか。
Ｑ８ ラップのようすを絵に書いて説明してみよう。
ｄ） 真空にした容器を水の中に入れて栓をあけると
Ｑ９ 真空にした容器を水の中に入れて栓を抜くとどうなるでしょうか。
また，そのようになるのはなぜでしょうか？
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ｅ） お湯を入れた容器の空気をポンプで抜くと？
Ｑ１０ お湯を入れた容器の空気をポンプで抜くとどうなるでしょうか？
そのようすを図の中の絵に書き，文章で説明しましょう。
２．３ 空気をいきおいよく押し縮めると
ａ） 圧縮発火の実験器
右の図のようにガラスの筒にティッシュペーパー
を入れて，急に押し縮めてみよう。
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Ｑ１１ ガラスの筒の中で，ティッシュペーパーはどうなりましたか？
Ｑ１２ どうしてそうなったのでしょうか？
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３．もえる，あたたまる
こんどはみんなで実験してみましょう。
３．１ ろうそくを使った実験
ろうそくに火をつけて，紙皿の真ん中にロウをた
らして，ろうそくをたてます。
つぎに，ろうそくの周りに水を２ ｃｍ位入れてか
ら，ろうそくに火をつけます。これにコップをかぶせ
ます。
観察： 火はどのようになるかを観察しよう。また，コップの中での水面の
高さはどうでしょうか。
Ｑ１３ ろうそくの火，コップの水はどうなりましたか？
Ｑ１４ そうなった理由を考えてみましょう？
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３．２ コップの底に使い捨てカイロを付けて水にかぶせる
袋から出した使い捨てカイロをあたたまるまでよく
もんでください。
あたたまったら，シールを剥がして，コップの底にくっ
つけてください。
使い捨てカイロを入れたコップを水の中に逆さにた
ててください。
どのようになるでしょうか。時間がかかりますので，次の話を聞きなが
ら待っていてください。
Ｑ１５ コップの中の水はどうなりましたか？（変化してから書きましょう）
Ｑ１６ その理由は？
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４．酸素のはたらき
４．１ 分子 （= 小さなあばれんぼう） のはたらき
小さなあばれんぼうの働きについてスライドで説明します。よく聞いてま
とめてね。
Ｑ１７ これまでの実験からわかった小さなあばれんぼうの力について，
今日来ていない友だちにわかるように説明を書きましょう。
（家に帰ってからまとめてね）
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４．２ 鉄も燃える？
スチールウールは，鉄を細かく切ったもの。火にかけると
燃やすことができます。
Ｑ１８ スチールウールを火にかけるとどうなったかを書きましょう。
セロハンテープに鉄粉をつけて，火であぶってみます。
Ｑ１９ どのようになるか観察しましょう。
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４．３ 酸素のはたらきのまとめ
スライドで説明した酸素のはたらきについてまとめてみよう。
Ｑ２０ わかったことを，今日来ていない友だちに分かるように，説明する
文章を書いてみよう？（家に帰ってからまとめてね）
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５．使い捨てカイロの丌思議
５．１ 使い捨てカイロの秘密
使い捨てカイロの袋をみて，何が使われるかをみ
てみよう。
Ｑ２１ 使い捨てカイロの原料を書きましょう。
使い捨てカイロの中身を出して，紙の上にあけよう。
中身を水のペットボトルに入れて，ふたをしてよくふってしばらくおいてみ
ましょう。
Ｑ２２ ペットボトルはどのように変わっていくでしょうか。今日の実験が
終わるまで待って，観察しましょう。
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５．２ 使い捨てカイロを作ってみよう
使い捨てカイロでどのくらい温度が上がるかを見るために，部屋の温度
をはかりましょう。
Ｑ２３ 作る前の部屋の温度は何度でしょうか。
℃
次の説明を見て，使い捨てカイロをつくりましょう。
ポリ袋のファスナーを開け，よくもんで，これ以上温度が上がらないと思っ
たら，温度計で温度をはかってみましょう。
使い捨てカイロの作り方
使い捨てカイロをつくってみよう
バーミキュライト
5%食塩水
5グラム
5ミリリットル
鉄粉20グラム
ティッシュ
よく混ぜる
ファスナー付
ビニール袋
熱くなる
よくもむ
ファスナー
空けたまま
空気を追い出しファスナー閉める
⇒ 冷める
説明： 使い捨てカイロは，鉄がさびる時に熱がでることを利用した
ものです。鉄は，食塩水があると錆びやすくなります。食塩水
を吸収するために，バーミキュライトとよばれる園芸用の土を
もちいています。バーミキュライトの代わりに脱臭剤などに用
いられる活性炭（１０ｇ程度）を用いることもできます。
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Ｑ２４ 自分で作った使い捨てカイロの温度は何度になりましたか？
℃
今度は，ポリ袋のファスナーをしめてください。しばらくおくとどうなるで
しょうか。手で触って，これ以上温度が変わらないとおもったら，ファスナ
ーをあけて中の温度をはかってみましょう。
Ｑ２５ ファスナーを閉めたあとのカイロの温度は何度でしょうか？
℃
Ｑ２６ なぜ使い捨てカイロは暖かくなるのでしょうか？
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６．水をかけると熱くなるもの
６．１ 「おかずのり」の乾燥剤
おかずのりの乾燥剤に，水をかけてはいけません。捨てる
ときには，たくさんの水の中でぐにゃぐにゃにしてからすて
ましょう。触ると手があれますので，ビニール手袋をしてさ
わるようにしましょう。
Ｑ２７ 「おかずのり」の乾燥剤に使われているものは何と
いうものですか？
Ｑ２８ 「おかずのり」の乾燥剤に使われているものに水をかけるとどうなり
ますか？温度は何度になりました？
注意： 「おかずのり」の乾燥剤に使われているものを水に溶かすと強いア
ルカリ性になります。目に入ると危険です。手や皮膚につくりきけ
んです。扱うときは，メガネをかけてビニール手袋をしてくださ
い。
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７．紙でお湯を沸かしてみよう
金属製のざるに紙を水が溢れないようにま
るめて，水をいれます。
それをガスコンロの上に置くとお湯を沸かす
ことができます。
Ｑ２９ 火の上にのせても，紙が燃えないのはなぜでしょうか？
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６．まとめ
今日学んだことをまとめてみましょう
Ｑ３０ 空き缶つぶしで，空き缶が勢い良く潰れたのはどうしてでしょう
か？
Ｑ３１ 鉄粉をセロハンテープにつけて燃やすとパチバチいうのはなぜ？
Ｑ３２ 使い捨てカイロで，コップの中の水が上がり，使い捨てカイロを入
れたペットボトルが潰れたのはなぜ？
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Ｑ３３ 使い捨てカイロを袋から出すと暖かくなり，ポリ袋のファスナーを
閉めると温度が下がるのはなぜ。
Ｑ３４ 使い捨てカイロはどうして温度があがるの？
Ｑ３５ おかずのりの乾燥剤に使われているものに水をかけると温度が変
わるわけは？
Ｑ３６ おかずのりの乾燥剤に使われているものが水と結びついてできる
ものは何に使われている？
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