閉じこめられた水

質問

小学校の理科の教え方についての質問です。
閉じこめられた空気をピストンか何かで押したら、密度が小さいため、ピストンは凹みます。
水も同じように閉じこめて、ピストンで押すと、参考書には水は凹まないとあります。しかし実際に、子どもたちの前で実験をすると水でもわずかに凹みます。
どうして凹んでしまうのか、子どもたちに分かりやすく説明しなくてはならないのですが、良い説明方法が思いつきません。良い説明の仕方がありましたら教えてください。
よろしくお願いします。

回答No.4

38endoh

本当に水の体積変化を見ているのでしょうか？　それが一番疑わしいです。

逆にお伺いしますが，仮に，お手元の実験装置に空気を閉じ込め，ピストンを1円玉5枚分の重力（5g重）で押したとき，どの程度の体積変化が観察されますか？　水の圧縮率は空気の約2万倍ですので（参考URL），水の体積を同じ分だけ変化させようとすると，約100kg重も必要となる計算です。

たった5g重の力による体積変化が観察できる高感度と，100kg重の力でも壊れない堅牢性の両方を兼ね備えた高性能の装置を用いない限り，yuurii さんの仰るような結果は得られないはずなのです。

ですので，No.1 さんと No.2 さんの仰る通り，あなたが見ているのは水の体積変化ではなく，ピストンやシリンダ部分の体積変化および構造変化だと思います。ピストンの付近をデジカメなどで撮影し，凹みがゴムやプラスティックに起因していることを証明されるのが良いと思います。

ところで，小学校の理科の教科書では，

> 密度が小さいため、ピストンは凹みます。

と説明されているのでしょうか？　だとすると，これは良くないです。単に「圧縮されにくいのは液体状態の特徴」と教えるのがいいでしょう。空気と水の密度の違いは800倍程度ですが，圧縮率は約2万倍も違います。また，気体はその種類（密度）に因らず圧縮率はほぼ一定（ボイルの法則）です。むしろ，密度との相関は薄いといった方が適切な感じがしますが…。

参考URL：

http://jaguar.eng.shizuoka.ac.jp/lecture/chap/node26.html

回答No.3

r420

『どんなものでも圧縮できますが、一般的な範囲では水は凹む物と捉えなくても良い』または『密度の高い水と密度の低い空気の比較の為』と説明できないでしょうか。

　それとも、参考書の内容に沿って『水はこの世で唯一絶対圧縮出来ない物質』と教えるのでしょうか。

　素直が一番だと思います。

回答No.2

SCNK

どんな物質でも圧縮されないということはないのですが、水が圧縮されるのは極わずかですから、ピストンやシリンダの変形によるものでしょう。

回答No.1

inunofuguri

凹むというより、押せるということですよね。

ピストンに使われるゴムの弾性じゃないですか？
シリンダーの剛性とか。