ピンチです！自由研究について

Question

こんにちは！
中学生女子です。今とてもピンチです(T_T)
　今年の自由研究は、「氷の実験」をしました。
内容は、牛乳・水・塩水・砂糖水・炭酸水・オレンジジュースを同じペットボトルに入れて、１時間ごとにどんなふうに固まっていくのか変化を取りました。

塩・砂糖は、７ｇいれました。炭酸水は、コーラとかではありません。
　５回実験をおこなってみました。

炭酸はなかなか固まらず、５時間たった時に急にかたまりました。
牛乳・オレンジジュースは、固まるというよりシャーベット状になってから固まりました。
　水・塩水・砂糖水は、あまりスピードはかわりませんでした。

結果的には、水→塩水→砂糖水→オレンジジュース→牛乳→炭酸水の順で固まりました。

これの考察をかかなければいけないのですが、考察を書くのが初めてなのでどんな内容を書けばいいのかわかりません。
　アドバイスでもかまわないので、この実験についての考察を教えて下さい。

説明不十分なところもありますが、よろしくおねがいします！

el156 · Accepted Answer

とても良い結果が得られたと思います。5回も実験されたという点にはたいへん感心しました。ピンチだと思う必要はありません。
私はこの結果を全て説明できるわけではありませんので、「考察」の進め方として参考程度に聞いて下さい。

水・塩水・砂糖水であまりスピードがかわらなかったという結果について、
7gという量が適切だったかどうか、ということがあると思います。濃度は何%でしょうか。それは飽和溶解度と比べてどうでしょうか。飽和まで溶かして上澄みを使うような方法もあったかも知れません。凍らせたものを常温に戻して溶けている間温度は一定になる筈ですから、その温度を比較するという方法もあると思います。

「シャーベット状」は、その意味を考える必要があります。大きな連続した結晶にはならなかったということです。部分的に凍り、その小さな氷の粒と別の氷の粒との境は凍らなかった、ということになります。凍った部分と凍らなかった部分には何の違いがあったのでしょうか。顕微鏡で氷の粒を観察すると何かがわかるかもしれません。オレンジジュースと牛乳が他のサンプルと違って濁っていることも関係しているかも知れません。

炭酸水の結果は、気体が溶けているということが何かの作用をしたのではないでしょうか。炭酸水を凍らせるとき、容器は密閉したのでしょうか、それとも解放してあったのでしょうか。密閉してあれば凍る時に内圧が変化する筈です。アルミ缶の炭酸飲料を凍らせると缶はどうなるしょうか。これに対して容器が解放してあると何が起きるでしょうか。「５時間たった時に急にかたまった」とのことですが、「急に」という点が特徴的だと感じられますか？　5時間程度解放しておいて気の抜けた炭酸水を凍らせたらどうなるでしょうか。

追加実験をできてもできなくても、次にやってみたいことが挙ってくれば中学生の自由研究としては成功していると思います。
実験結果を全て理論的に説明しようとすると大変です。時間に限りがありますから全ての疑問を解消するような実験ができなくて当然です。結果を自分なりに解釈して、次はこんなことをやってみたい、というような形で考察にまとめれば良いと思います。

cozycube1 · Answer

ちょっと、どう回答するか悩んでいました。中学生としての実験ですし、自分で分からないことを結論とするわけにもいきませんし。

凍るまでの時間も計っておられるようですね。量も合わせているでしょうし、容器も各種液体に同じものを使ったわけですね。実験の条件を合わせるのはとても大事です。

凍らせる前の液体の温度、つまり実験開始前の液体の温度はどうだったでしょうか。もし、その温度を計っていなければ、実験を繰り返す必要はないので、実験開始前の条件だけ再現して温度を計ってみましょう。

この最初の温度は、凍るまでの時間があまり違わなかった水・塩水・砂糖水に影響しているかもしれません。お湯より冷水のほうが速く凍りますね。そういう違いです。

それに対して、大きく時間が違った、牛乳、オレンジジュース、炭酸水では、あまり影響していないでしょう。

炭酸水は別として、牛乳とオレンジジュースは水と何が違うでしょうか。たとえば、少しかもしれないけど、どろっとしてないでしょうか。
　これについて関係してそうなことと言えば、お湯を沸かすとき、水が動きますね。熱するときと冷やすときに同じことがあるかもしれません（ここは、ヒントはここまで）。

凍ったら、シャーベット状ということについては、きちんと調べるのはかなり難しいでしょう。そういう結果になるということだけ受け取っておきましょう。「だから、かき氷は、あらかじめシロップを混ぜた氷を使わないようだ」とかくらいでしょうか。

炭酸水は、凍った後、また融けて炭酸水になったとき、炭酸はどうでしょうか。凍らせる前と同じように泡が出るでしょうか。

もし追加実験するとしたら、「凍らせたものが、どれくらいの時間で融けきるか」ということを調べてもいいでしょう。

そういうことを調べて、「水がどうなると凍りにくいか」ということをまとめたらいいと思います。理由は調べてみて、自分で分かる範囲で大丈夫です。

融ける時間を計る追加実験ができたら、「凍りやすさと融けやすさの関係」も書くといいでしょうね。これも理由は分かる範囲で大丈夫ですよ。

レポートを書くときのコツは、表にすること、表はできればグラフにもすること、実験手順などは図示すること、でしょうか。全部言葉で説明するより、分かりやすいでしょう。これも、やれる範囲で大丈夫ですよ。

aries_1 · Answer

このような質問は、もっと早くに投稿すべきですね(そう言っても後の祭りですが…)

夏休みが終盤にかかっているので時間があまり無いかとは思いますが、比較するものが少な過ぎるかと思います。
固まる順番は変化しなかったかもしれませんが、せめて溶かす砂糖と塩の量を変えて実験すべきです。
あと、同じ実験を何度もしましたか?何度実験しても同じ結果になるならその実験結果は信用できますが、たまに実験結果が同じにならないこともありますので、三回くらいは実験する方がいいと思います。

とりあえず、ヒントだけ…
(1)今回の実験材料の場合、それが凍るのは何が凍ったからなのでしょうか?
(2)実験で用いた水溶液には見た目が違うものがありますよね?
その見た目の違いは何故生まれるのでしょうか?
また、塩と砂糖が水に溶けたときに何か違いがあるのでしょうか?
(3)氷の凍るメカニズムと共に以上のことを考えたり調べたりすると今回の実験結果のようになる理由が分かるかもしれません。(それをそのまま考察に書いたらいいです)
調べ始めると中学生には難しいことも出てくるかと思いますが、理解できないことまで書く必要はないです。

mekuriya · Answer

習ってないなら習ってないでよい。頭を使え、頭を！使わないなら水がもったいないから洗うのを止めてくれ。氷になるのに時間がかかるとはどういうことなのか？考えなさい。何かが何かの邪魔をしているから時間が余計にかかるのではないか？そういう仮説を立てて検証しなさい。

もっと実験を重ねなさい。では塩の量を増やしたらどうなのか。同じ牛乳でも低脂肪乳、無脂肪乳でどう変わるのか。変わらないのか。

ただ結果を並べただけで、考えないのでは考察を書けるわけがない。

固まった。では融けた順番はどうなのか。融けた時に元の状態に戻っただろうか。それとも全然違う状態になってしまったか。

そもそも氷になるとはどういうことなのか。

できる範囲でいろんなことを試してみなさい。考えられる範囲でいろんなことを考えてみなさい。

ccokuma · Answer

実験の目的（やれと言われたから、なんてダメですよ。何を明らかにしたかったか、です）
と実験前にどのような結果になると予想していたのか、
を考慮して書きます。

実験結果と一致していたので、予想は正しかった。
あるいは、こう違ったので、実際はこうなのかもしれない。

といった具合に書いていけばいいかと。

mekuriya · Answer

塩、砂糖の分子式、分子量は？同じ7gいれたとして、どちらの分子の数が多くなるのでしょうか？

ピンチです！自由研究について

とても良い結果が得られたと思います。

ちょっと、どう回答するか悩んでいました。

このような質問は、もっと早くに投稿すべきですね(そう言っても後の祭りですが…)

習ってないなら習ってないでよい。

実験の目的（やれと言われたから、なんてダメですよ。

塩、砂糖の分子式、分子量は？同じ7gいれたとして、どちらの分子の数が多くなるのでしょうか？

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　ちょっと、どう回答するか悩んでいました。