自由研究（どの色が一番光を吸収するか）

質問

私は中学2年で、今自由研究をしています。その自由研究の内容はまず透明なプラスチックコップに黒、白、赤、緑、青、なにもはってないもの、の6つを用意し同じ量の水をいれ太陽の光がよくあたる場所（外）におきました。そして30分後と1時間後にそれぞれのコップの水の温度をはかりました。そしたらこんな結果になりました。

　　　　　　　赤　　　青　　　黄　　黒　　白　　なし
30分後　　35,5　　35,8　　35　　36,3　34,5　36
1時間後 　35,8　　36　　　35,5　　37　　35,2　36,2

こんな結果になりました。
この結果からは『白→黄→赤→青→なし→黒』
となりますが、一番黒が光を吸収し白が一番光を吸収しないとゆうことであってるのでしょうか？
『白→黄→赤→青→なし→黒』何故このような結果になったのでしょうか？色の濃さが関係しているんでしょうか。

回答No.1

nitscape · ベストアンサー

＞一番黒が光を吸収し白が一番光を吸収しないとゆうことであってるのでしょうか？

水温が光の吸収のみに依存しているのでしたら実験結果をみるとそういうことになりますね。

＞色の濃さが関係しているんでしょうか。

色の濃さが関係しているかもしれませんし、そうでないかもしれませんね。
色の濃さが変化に関係しているかどうかを実験で確かめてみてはどうでしょうか？

自由研究ですし、まだ時間は2週間あります。こうかくと失礼ですが質問文に書かれている実験だけですと下手をすると小学生にも負けてしまいそうな内容です。色々な因果関係を考えて色々な条件のもとで実験をしてみると充実する思います。

お礼

はいわかりました。アドバイスありがとうございますヽ(=´▽`=)ノ

回答No.12

paddler

No.8/10の回答者です（これは「回答ではない」ので削除されてしまうと思うのですが）。

質問者さん、すみませんでした。

私は、質問者さんに考えていただくために「質問者さんへの問いかけ」としてNo.10の書き込みをしたつもりだったのですが．．．（「考察」まで書いてくれちゃう方が出てくるとは思いませんでした。）

回答No.11

mojitto

＃１０様のご意見についてです。
その点ではほとんど問題はないと考えています。

なぜなら30分後と１時間後の温度上昇は
赤　青　黄　黒　白　なし
0.3 0.2 0.5 0.7 0.7 0.2

ここで『なし』の温度上昇を差し引きます
赤　青　黄　黒　白
0.1 0.0 0.3 0.5 0.5

実はこの実験には重要な落とし穴があります。
それは色紙が実は熱源ではなく、断熱シールドの役割を果たしているということです。厳密に言うと色紙とコップの間にある空気層が熱伝導の邪魔をしています。
色紙を貼っていない『なし』の温度は黒以外の色紙を貼った場合より常に高温であることからも推測できます。

ですから水温は太陽光からの熱源で上昇もしますが、実は外気温の役割がとても大きいです。
おそらくこの日の外気温は３６℃前後だと推察できるので、３６℃付近で温度上昇は止まると思います。

つまり赤や青は外気温に早く近づいてしまったため、温度上昇も早めに止まりますが、（赤や青より）太陽エネルギーを得ていない白は３６℃に近づくまで外気温による加熱で上昇を続けます。

おそらくこのまま実験を続けていたら赤、青、黄、白は似たような温度で落ち着くはずです。

黒に関しては太陽からの膨大な熱量が、色紙の断熱効果を上回るので、外気温を超えて上昇を続けます。

…というところが僕の考えですが、あくまで推論の域を出ません。

回答No.10

paddler

水を差すようで申し訳ありませんが、No.9さんの

> ．．．実験結果は十分信頼に値できると思います。

はどうでしょうか？　（これは本来、質問者さんの考えるべきことですので判断は書きません。）

No.8で書きましたが、もし実験スタート時点での各色の水温が同一であったとするなら、

　・最初30分の温度上昇・・・『 白 →黄→赤→青→なし→黒』
　・次の30分の温度上昇・・・『なし＝青→赤→黄→ 白 ＝黒』

ですね。特に肝心な「白」と「黒」の関係はどうなっているのでしょう？

また、もし「実験スタート時点での各色の水温が同一でなかった」なら、「各時点での温度」で比較することは正しいと言えるでしょうか？

回答No.9

mojitto

今回の実験の場合は白、黒、リファレンス（対照という意味でこの実験の場合「なし」に該当します）の実験結果は十分信頼に値できると思います。
なぜなら条件が光を『吸収する』か『透過する』か『反射する』というふうに、シンプルだからです。

しかし残念ながら、赤、青、黄は正確な実験結果とは言いがたいです。
なぜなら赤、青、黄は『色の濃さ』、『色の吸収幅』を知ることができないからです。つまり分析機器にかけて赤、青、黄の色の濃さと吸収幅をそろえないと同条件といえないわけなんです。ですからあなたの
＞色の濃さが関係…
というのは正解だと思います。

ちなみにその３色の色紙（フィルム？）に虫眼鏡を当ててみましょう。煙が出る順番と、温度に関係があるかもしれません。

それと、いずれの色も『なし』より温度が低くなっていますから、それはなぜか考えてみましょう。

実験は方法や結果も大事ですが、一番肝心なのは『なぜこのような結果になったのか』という考察です。
どんなすばらしい実験も考察がダメなら全てが水の泡ですし、すばらしい考察からはノーベル賞に匹敵する大発見が隠されている場合もあります。

皆様から数多くのヒントを得たんですから、できれば追実験をして、素晴らしい考察を期待しています

回答No.8

paddler

もうたくさんの方が回答されているので、全く違った観点から気付いたことを。

　「"30分後"から"1時間後"までの30分間の温度上昇分の大きさの順は？」

答えは、

　「なし＝青＜赤＜黄＜白＝黒」

ですね。"黒"を除いて、温度順の『白→黄→赤→青→なし→黒』と逆になっていますね。

なぜでしょう？

ご質問にはスタート時点での温度が書かれていないのですが、"スタート"～"30分後"の最初の30分間の温度上昇は当然、『白→黄→赤→青→なし→黒』ですよね？

回答No.7

Drunk

No.5さんのおっしゃるように、太陽光には人の目に見える可視光以外に、物を暖める能力の大きい赤外光や日焼けの原因となる紫外光なども含まれます。
なにもはらないコップは、ガラスや水が赤外光で暖められます。一方、色紙をはったコップでは、おそらく色紙に可視光のの一部と赤外光も吸収され、色紙が暖められることで、間接的にコップの中の水が温められたと思われます。
なにもないコップと比較するのであれば、色紙はコップの中、望ましくは中の背面側にするのがよいのではないでしょうか？
これならば、コップや水が赤外光で暖められる効果＋色紙で暖められる効果が期待できるように思います。
さらに、コップの後ろに鏡を置いたり、日陰にしたりしたものと比較するのも、考察の助けになるかもしれません。

回答No.6

Hiroshi_34

気がついたことを書きます。

１　実験したときの天候や気温も記録しておきましょう。

２　対照実験をおこなっていることは、すばらしいことです。（コップに何も張らない場合と張った場合）

３　理科の実験では再現性が大切ですから、最低３回は実験して平均値をとりましょう。あとで、誰かがあなたの実験を追試しても（＝再現しても）同じ結果が得られるように。

４　結果をまとめるときは、表だけでなくグラフにかくことも大切です。横軸に時間を、０分、３０分、６０分ととり、たて軸に水の温度をとって、色の違いが見てすぐわかるようにすると、説得力があります。

５　水に各色の絵の具を溶かした実験も行ってどうでしょうか。さらに、一番温度があがった黒について、水に溶かす黒い絵の具の量を、たとえば、１：２：５の比に変えて、温度を測る実験です。これも、４とおなじように、グラフにかくと良いでしょう。

６　それらの実験結果をまとめて、色の違いと水の温度の上がりかたを、あなたが自分の頭で、説明して見ましょう。理屈より、あなたが考えることが大切です。

回答No.5

TT414

人間が見える色は赤から紫までですが、水の温度を上げるのは目に見える光ではありません。
ですからコップの周りの「赤青黄黒白」と水の温度上昇は関係ありません。

人が見て透明でも温度が上がらない、人が見て不透明なのに温度が上がる、などの色素もあります。

回答No.4

パんだ パンだ（@Josquin）

＃３です。
「はってないもの」を見落としてました。色紙を張ったのですね。（＃２さんの回答を読んで気が付きました。）

回答No.3

パんだ パンだ（@Josquin）

「一番黒が光を吸収し白が一番光を吸収しない」は正しいです。

他の色については難しいです。
「なし」がその位置にくるのは不思議ですね。

そもそも、太陽の光の強さは色によって差はないのでしょうかね？
吸収する光の色は、一般に補色になるので注意してください。
黄色なら紫、赤なら緑、青ならオレンジあたりの色をよく吸収します。
また、理想的には、白は全ての色の光を吸収しませんし、黒は全ての色の光を吸収します。

＃１さんも書かれていますが、色はどうやって着けたのでしょうか？
絵の具を溶かしたのだとしたら、絵の具の量（濃度）で温度変化が変わってくるはずです。