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中学生の理科実験でなぜ氷の解けるスピードが違うのか調査
- 中学1年生が行った理科の実験で、3本のペットボトルに穴を開けた場所によって氷が解けるスピードが異なることを発見しました。
- 横に穴を開けたボトルは一番早く氷が解け、穴を開けていないボトルは二番目に早く、底に穴を開けたボトルは最も遅く氷が解けました。
- なぜ穴の位置によって解けるスピードが異なるのかはまだ分かっていませんが、考察や説明を教えていただけると助かります。
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重大なポイントは2つあると思います。 第1は溶けた水がどうなるかということです。水が出てしまえば、その空間に空気が入ります。空気は水よりも熱を伝えにくいので断熱効果が高まり、氷が溶けるための熱が外部から伝わりにくくなります。 第2は溶けた水の密度です。特に氷が溶けてきて、水の量が増えてくると上の方と下の方では温度が違う可能性が考えられます。水の温度は4℃で最大になるので、上部が0℃に近くても下部が4℃に近いということもあるでしょう。氷が0℃の水に囲まれていても溶けません。それよりも高い温度の水と接触することによって溶けるわけです。つまり、温度の高い下部の水の方が氷を溶かす力は大きいわけです。氷は浮きますからね。すなわち、水が多いほど下部の熱が伝わりにくくなり、氷の溶けるのが遅くなる可能性もあります。 なお、「横」といっても上の方と下の方では、かなり状況が違います。また、氷の溶けるスピードと言っても、全部溶けるまでの話なのか、途中までの話なのかということによっても違います。水(氷)の量も関係します。もちろん、前の回答にある実験誤差の問題もあります。3本を並べるのであれば、それぞれの間隔を十分に開くとか、実験の都度に位置を変えるなどの方策を取る必要があります。
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- after-u
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(1) 何回実験をしましたか。 (2) 時間の差はどれだけあったのですか。 (3) 穴の大きさはどれくらいですか。 (4) 解かすときにビニールテープは張ったままですか。 (5) 解かすときに、ペットボトルは立てておいたのですか。 特に、(1)(2)が重要な気がします。つまり、単なる誤差。 なぜこんな実験を思いついたのか、その動機も知りたいところです。 頑張ってください。
お礼
一応、答えます。 (1)実験は一度しか時間がなくて出来ませんでした。 (2)横に穴を開けたものと、穴を開けてないものとの差は、2分21秒でした。 で、横の穴を開けたものと、底に穴を開けたものとの差は、3時間24分でした。 (3)直径1.5cmの円です。 (4)融かすときは、ビニールテープを剥がし、テーブルの上で溶かします。 (5)融かすときは、ペットボトル、立てて溶かします。 動機は、いろいろありますが、一番は、家にペットボトルがたくさんあって、自由研究に使えるかなって思い、どうしたら、自由研究に使えるか考えたところ、こんな実験を思いついたって感じです。 回答してくださり、本当に有難うございました!!
お礼
考察っぽく、回答していただきありがとうございました^^ すごく、分かりやすかったです。参考にさせていただきます。 アドバイスもいただきとても、タメになりました。 ありがとうございました!(^^)!