氷のでき方

　小学校の実験で、観察しやすい実験方法を探しています。

　「水を寒剤で冷やしていき氷になるところを観察する」という実験があるのですが、教科書にはビーカーに「水を入れた試験管」を入れ、その周りに「氷＋食塩」を入れて冷やしていく、とあります。また、試験管の中には温度計を入れておき、同時に温度も測っていきます。

　０度になったところで氷ができはじめ、水全体が凍るまで０度のまま…ということを確かめさせたいようなのですが、予備実験をしてみるとビーカーの外壁が結露してしまうために中が見えず、凍っていく様子がうまく観察できません。また、過冷却防止のために観察中に試験管を揺らすように、との指示があるのですが、試験管中の水の温度が一定になっていないためか、その度に微妙な温度変化が起こってしまいます。だからと言って水の量を減らすと温度計が水に接する面積が少なくなり温度計の表示は０度まで下がっていないのに凍り始めたり…という感じです。

　いい方法をご存じの方、教えてください！

　

No.1 ベストアンサー 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2010/02/16 21:49

まず温度計の確認をしてください。

　理科室で使う温度計は、印のない全没式ですから、液溜め部分だけつけても温度は正確には測れませんし、思った以上に正しく表示されないものです。
　精製水とその氷を断熱材を巻いたビーカーに、測る液体に浸ける部分だけを浸けてゼロ度を示すものを選び出してください。
　子供もですが、先生方も結構、温度計は絶対視されていて、なぜゼロ℃で凍らないのですがとか、何で１００℃でないのに沸騰するのかとかの質問をよく受けます。

　また、観察するのはビーカーを通して観察するのではなく、ビーカーの上から観察するほうが良いです。試験管は水没しているので、霜はつかない。時々取り出しても、試験管が冷えているので氷の成長は観察できる。
　添付画像参照

★できるだけ太い試験管を使う。28mmとか
★氷は細かく砕く(氷削り器がベスト) 氷:食塩 = 3:1
　温度計でかき回したらダメだよ。寒剤から出して一緒に静かに振ればよい。

＞０度になったところで氷ができはじめ、水全体が凍るまで０度のまま…ということを確かめさせたい
　これは、ｆ良い方法ではない。
　凍らせるときは温度計を入れないで、凍らせるのが本来の方法ですよ。凝固点は過冷却で凍り始めがつかめないので、解け切るまでの温度を測り続けるのが本来の方法ですよ。
　どうしても、凍るときの温度を測りたければ、凍り始めてから温度計を入れる。でも、大抵失敗する。

　これは酢酸ナトリウムの飽和溶液で行うとなぜダメなのかすぐわかるけどね。

この回答へのお礼

　早速のご回答ありがとうございます。

　温度計の精度については、沸騰の実験の際に９６度以上にならないことで質問を受け、温度計自体が全没していないから…という説明をしたばかりです。なので、０度で凍らないことも同じ理由から説明はできると思います。

　教科書を絶対視するつもりはないのですが、観察の方法として先に述べたような方法が記載されており、しかも２分ごとに温度を測定して折れ線グラフまで書かせる方式になっています。なので、できるだけ教科書の方針に近い方法でより観察しやすい方法があれば…と思い、質問しました。

　ただ、試験管についてはごく普通の太さ（おそらく１６ｍｍか１８ｍｍか）のものを使用していたので、太いものを使用してまた実験してみようと思います。

　また新たに質問が出てくるかもしれませんが、よろしくお願いいたします。

　
　

お礼日時：2010/02/16 23:03

No.4 回答者： potachie 回答日時： 2010/02/17 06:21

＞ やはり積年の汚れを落としきるまでには及ばないのが現状ですね。

代わりに、お風呂の鏡みたいに、ビーカーの周囲に石鹸を塗ったらダメでしょうか？

この回答へのお礼

　ご回答、ありがとうございます。

　結局、太い試験管を使って上からの観察、また温度測定の際に試験管自体を持ち上げて横からも観察…という方法をとりましたので、ビーカーの汚れ問題は大丈夫でした。

　…が、器具の汚れは気になるので、時間があれば全て磨き上げたい！！と感じてしまいますね。

お礼日時：2010/02/24 18:24

No.3 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2010/02/17 00:22

＞観察の方法として先に述べたような方法が記載されており、

ははは、どこの教科書か分かれば次の改訂のとき、直すように言っておきましょう。

本当に、変なのがいまだに多くてね。・・・すみません。

この回答へのお礼

　教科書の改訂に立ち会えるような立場の方だったんですか…驚きました！（使用しているのは、啓林館です。ちなみに、６年生の実験でも、そううまくはいかないだろう！！とツッコミを入れたくなるような記述があり、この時も苦労しました。）

　さて、肝心の実験ですが、アドバイス通り

　(1)太い試験管を使う→２８ｍｍのものを使用
　(2)氷を出来るだけ細かくする→氷を洗濯ネットに入れて木づちでできるだけ粉砕
　(3)２分ごとの温度測定の際にすばやく試験管を持ちあげさせ、軽く中の水を混ぜるよう指導

　を徹底したところ、ほとんどの班で温度が０度になって少しすると凍り始める様子を観察、完全に凍るまで一定温度、という結果を得ることができました。今日は温かかったので、１度を指したまま凍る、という班もありましたが、水の沸騰実験の際、全没でないための温度差については説明してあったのですんなり納得してもらえました。

　さらに今度は凍った試験管をそのまま放置し、完全に溶けるまでの温度変化を見てもらったところ、こちらもしっかり０度で溶け始め～完全に液体になるまで０度のまま、という結果が得られました。

　昨年同じ実験をした先生方は、試験管が割れる、うまく凍らない…と失敗が多かったとのことで、非常に高い評価をいただくことができました。ありがとうございました。

お礼日時：2010/02/24 18:21

No.2 回答者： potachie 回答日時： 2010/02/16 23:04

横から観察せずに、上から観察するのではダメなのでしょうか？

ガラスのビーカーを使うのではなく、ポリ製のビーカーの方が扱いやすいですし、保温性もあるので、便利だと思うのですが。
それとも、先生が見せるだけというタイプの実験なのでしょうか。

その場合、ビーカーをきれいに洗ってください。一切の汚れもないくらいに。ガラスは汚れが一切ない場合、ガラスそのものが水との親和性が高いため、水滴は出来ずに水膜になります。
もしくは、逆にくもり止めなどの界面活性剤を塗っておくことです。

この回答へのお礼

　ご回答、ありがとうございます。

　初めに教科書の実験方法を記載していると思いますが、試験管に温度計を入れたままの観察なので、上から見ても見にくい、というのが実際のところです。

　ちなみに、実験は班ごとに行わせます。
　だからこそ、近くで観察するなら出来るだけわかりやすくしたいと思い、試験管以外で出来ないかな…とアルミカップを使ってみたり、色々と試行錯誤はしてみましたし、その中で寒剤を入れる容器も保冷性の高いものを使ってみたりもしました。が、結局納得のいく方法が見つからずにこちらに質問を出したのです。

　ついでに言えば、小学校の実験器具を一切の汚れもないくらいに洗うのはなかなか難しいです。以前分析現場にいた身なので、本来の洗浄方法も心得てはいますが、やはり積年の汚れを落としきるまでには及ばないのが現状ですね。

お礼日時：2010/02/16 23:33