氷の溶け方に関する自由研究方法8つ|溶け方の変化の様子を観察しよう

初回公開日:2021年06月05日

更新日:2021年06月05日

記載されている内容は2021年06月05日時点のものです。現在の情報と異なる可能性がありますので、ご了承ください。

また、記事に記載されている情報は自己責任でご活用いただき、本記事の内容に関する事項については、専門家等に相談するようにしてください。

身近な存在である氷を使って、「氷の溶け方」に関する自由研究を行うためのコツや、自由研究の種類、気を付けなければいけないことなどをまとめてみました。きれいな氷を作るための方法なども記載しましたので、迷いがちな自由研究のテーマを決めるための参考にしてください。

氷の溶け方に関する自由研究方法8つ|溶け方の変化の様子を観察しよう

氷の溶け方に違いってあるの?

氷は、置かれている部屋の温度などの条件や、氷が何でできているかによって、溶け方が変わります。

氷という身近な存在な物質であっても、溶け方の違いというものは普段の生活の中ではあまり目にしません。だからこそ、「氷の溶け方」をテーマにした自由研究は様々な種類があります。

今回は、「氷の溶け方」に関する自由研究のコツや、自由研究の方法といったものをまとめてみましたので、是非本記事を読んで、迷いがちな自由研究に活用してください。

氷の溶け方を自由研究するコツ

ここからは氷の溶け方を自由研究するコツについて解説していきます。今回は、溶ける速度を比べるを始めとした2項目をピックアップしていきます。

氷の溶け方を自由研究するコツについてご興味がある方は、参考にしてください。

溶ける速度を比べる

氷の溶け方の自由研究の一つは、溶ける速度を比べるという方法です。

氷の融解点は0℃のため、室内に置いておくと溶けてしまいます。この溶ける速度を観察し、何か手を加えることで変化させてみるということが、自由研究の一つになります。

出典:氷のお話し|国立研究開発法人産業技術総合研究所
参照:https://unit.aist.go.jp/diversity/ja/jst/teens/ice.htm

溶け方の変化の様子を観察する

もう一つの自由研究は、氷の溶け方の変化の様子を観察するという方法になります。

氷は、室内に放っておくとゆっくりと溶けていきますが、圧力によっても溶けることがあります。条件による溶け方の変化を観察することで、自由研究を行うことが出来ます。

氷の溶け方に関する自由研究の準備

ここからは氷の溶け方に関する自由研究の準備について解説していきます。今回は、きれいな氷を作るを始めとした2項目をピックアップしていきます。

氷の溶け方に関する自由研究の準備についてご興味がある方は、参考にしてください。

きれいな氷を作る

家庭で作る氷は、きれいな状態ではないことが殆どです。自宅の冷凍庫で作った氷は、透明ではなく、真ん中が白い状態で出来上がります。

これは、水の中に不純物が含まれていたり、水が氷になる際に空気を多く含んだ状態で凍ってしまうために起きます。

実験や観察の結果を出来る限り正確にするために、きれいな氷を作って使用してください。

氷の中に不純物や気泡が入らないようにするには?

氷の中の不純物や気泡を取り除くためには、水を凍らせる前に一度沸騰させ、ゆっくりと凍らせる方法が有効になります。

水を沸騰させることで、水中に含まれていた空気や不純物は、水蒸気と共に外に出ていくため、氷が白くなる原因を取り除くことが出来ます。

また、水を急速に冷やして凍らせるのではなく、ゆっくりと時間をかけて凍らせることにより、沸騰させた後に水に空気が混ざっても、気泡になることなく外に出ていきます。

実験に適した室温とは

室温は高すぎない温度であれば大丈夫ですが、一定に保つことが大切です。

氷の融点は0℃であるため、冷凍庫から取り出せば溶けていきます。冷蔵庫に入れていても溶けるため、室温が何度であるかはあまり関係がありません。冬休みの自由研究などで行う際は、暖房によって氷がすぐに溶けないように気を付けることが必要です。

ただし、実験で氷を溶かしている間に室温が変わると、氷の溶ける時間に変化が起き、実験結果も変わってしまうため、室温を一定に保つことを意識してください。

氷の溶け方に関する自由研究方法8つ

ここからは氷の溶け方に関する自由研究方法について解説していきます。今回は、風を当ててみようを始めとした8項目をピックアップしていきます。

氷の溶け方に関する自由研究方法についてご興味がある方は、参考にしてください。

1:風を当ててみよう

一つ目の自由研究は、ドライヤーなどで氷に風を当てる方法です。

ドライヤーなどで温かい空気を当てれば、当然氷が溶けるためにかかる時間は短くなります。同じように、常温の空気を当てていても、氷は放置しているよりも早く溶けます。

ドライヤーのセットモードなどで温い風を当てれば、放置している氷が溶ける時間よりもどのくらい短くなるのかを観察する実験を行うことが出来ます。

2:氷を包んでみよう

二つ目の自由研究は、氷を様々なもので包み、溶けるまでの時間のかかり方を観察する方法です。

同じ大きさの氷を、様々なもので包むことで、溶ける時間は変化します。包むために使うものは、家庭にあるもので大丈夫です。アルミホイルやラップ、ガーゼ、不要なプリントの紙など、簡単に用意出来るものを使用してください。

実験には、何かで包んだ氷の他に、そのままの氷も用意しておくことで、溶ける時間の変化を比較する対象を作ることが出来ます。

3:様々なもので作った氷を溶かしてみよう

三つ目の自由研究は、様々な材料で作った氷を溶かしてみるという方法です。

氷は、水単体で作ったものと、何かを溶かしてある水溶液で作ったものとでは、融解点が違います。物質によって、凝固点や融解点は決まっています。凝固点は物質が固体になる温度であり、融解点は物質が液体になる温度のことなので、凝固点と融解点は同じ温度になります。

つまり、塩水や砂糖水、ジュースなどで作った氷は、溶ける温度や時間が違うので、それを観察するという自由研究を行うことが出来ます。

4:扇風機に当ててみよう

四つ目の自由研究は、扇風機で冷たい風を当てる方法です。同じ大きさの氷を、扇風機の風に当てることで、風を当てない場合との変化を観察することが出来ます。

扇風機の風は、私たちが浴びると冷たく感じますが、氷に扇風機で風を当てると、早く溶けます。これは、空気の温度の方が氷の温度よりも高いために起こります。

扇風機の風に当てる氷と、当てない氷を用意することで、溶け方の違いを確認できますので、氷は二種類用意してください。

風量の強弱でどうなるか観察する

更に深く自由研究をしたい場合は、扇風機の風の強弱による変化を観察する実験も行うことが出来ます。

強い風を浴びていた氷の方が早く溶けます。空気は氷より温度が高いため、より多くの空気を浴びる氷の方が早く溶けます。

実験を行う際は、強い風から当てても、弱い風から当てても大丈夫です。ただし、同じ大きさの氷を、同じ向き、同じ位置で風に当てることが重要です。これにより、より正確な実験結果を得ることが出来ます。

5:氷に色を付けてみよう

五つ目の自由研究は、氷に色を付けてみるという実験を行う方法です。

氷を作る際に、絵の具などを混ぜた色水を使用しても、色が均一になっているカラフルな氷を作ることは出来ません。これは、水が分子結合の物質であり、氷は分子結晶の物質になるため、絵の具などの色を付けるための物質が入り込めないからです。

しかし、色のついている氷は存在します。もちろん分子結合の間に、色素は入り込めませんが、分子のくぼみなどに付着することはあります。そのため、出来る限り氷を構成している分子を小さくすることで、氷全体に色を付けることが出来ます。

以上のことから、冷やして氷にする過程で何度も色水を混ぜることによって、色のついた氷を作ることが出来ます。

6:溶けても割れない「復氷現象」を観察しよう

六つ目の自由研究は、「複氷現象」を観察するという方法です。

「複氷」とは、上記のように氷が溶けても、氷が割れることなく再び氷に戻る現象のことを指します。

スケートリンクで人が氷の上を軽快に滑ることが出来るのも、この現象が起きているためです。複氷現象は、氷に圧力を加えることによって観察出来るため、家庭でも簡単に実験を行うことが出来ます。

実験内容は、氷に重いものをぶら下げるといった簡単なものになります。氷に、重いものを床につかないようにして糸でぶら下げることにより、氷の内部に糸が入り込み、糸の上部はまた凍っていくという状態を観察出来ます。

室内で行う際は、氷が室温で溶けていくため、氷が溶けて割れる前にしっかりと観察を行ってください。

7:電子レンジで溶かしてみよう

七つ目の自由研究は、氷を電子レンジで温めた時の氷の変化を観察する方法です。

氷を器などに入れて温めることで実験を行えます。他にも水をペットボトルなどで凍らせてそのまま電子レンジで温める方法もありますが、ペットボトルを電子レンジで加熱することは推奨されていない場合が殆どですので、実験を行う際は十分に注意してください。

氷だけをレンジする

氷だけを電子レンジで温めた場合、氷は殆ど溶けません。これは、氷という物質が電子レンジの過熱方法と相性が悪いためです。

電子レンジは、物体を振動させて温めていますが、氷は分子結晶という揺れにくい物質であるため、あまり温まらないのです。

氷と水を同時にレンジする

氷と同時に、水も一緒にレンジで温める実験も同時に行うと、より良い自由研究になります。

氷を入れた器と、水を入れた器を同時に電子レンジに入れてください。氷は揺れにくい物質であるため温まりにくいのですが、水は揺れやすいため、同じ時間電子レンジに入れた場合、水はお湯になりますが、氷は完全に水にはなりません。

8:氷に振りかけてみよう

八つ目の自由研究は、氷に様々な物質をかけてみるという方法です。

雪の多い場所では、雪を溶かすための除雪剤として塩化ナトリウム、つまり塩を撒くことがあります。このことから、氷に何かを振りかければ、溶ける時間や速度が変化することがわかります。

家庭にある、塩や砂糖などの粉を振りかけ、氷の溶ける速度や時間の違いを観察するという自由研究を行うことが出来ます。

氷の溶け方の自由研究のまとめ方

自由研究のまとめ方は、「わかりやすくまとめる」ということが大切になります。

実験結果は、ノートなどを使用して本のようにまとめたり、模造紙などの一枚の紙にまとめてみてください。一枚の紙にまとめる場合、紙の面積が決まっていますので、事前にどこに何を書くのかを決めておくと簡単にまとめることが出来ます。

「氷の溶け方を比べよう」などの見出しを作り、氷の溶け方に関する図面やイラストなどを入れながらまとめてみてください。あらすじを立て、考察を入れることで、研究の結果をきれいにまとめることが出来ます。

また、小学生や中学生であれば、理科の教科書の内容を見ることでヒントを得ることも出来ます。物体の正式な名前を調べることも出来ますし、図解なども参考にすることも出来ます。

また、大学のサイトなどでパワポを見たり、YouTubeなどで動画を見たりすることも、まとめる際のヒントになります。

子供と氷の溶け方に関する自由研究を行うときの注意点

氷の溶け方に関する自由研究を行う場合は、手早く実験を行うことが大切です。氷が溶けてしまう前に、実験を行うことが、実験を成功させることに繋がります。

また、氷を素手で触る場合は、長時間触らないようにしてください。ずっと冷たい状態でいると、凍傷になる恐れがあります。短時間であれば大丈夫ですが、念のため長時間は触らないようにしてください。

夏休みは子供と「氷の溶け方」をテーマにして自由研究を行いましょう

2020年の自由研究のテーマに悩んだ方も多いのではないでしょうか。氷に関する自由研究は、簡単にバリエーションに富んだ実験を行うことが出来ます。身近な存在である氷という題材を扱うことで、理科という教科に興味を抱くきっかけにもなります。

氷という物質に対する疑問を解消するきっかけにもなりますので、子供と一緒に「氷の溶け方」に関する自由研究を行ってみてください。

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