黒っぽいものってあたたかく感じますよね・・・？

質問

こんにちは。こんな日になっても自由研究に明け暮れているものです＾＾；

　私は今、沢山の色水をつくって（絵の具を混ぜております）、それを日光に当てて、温度変化を調べています。私は濃い色のものが早く温度が上がって、熱くなると思っていたのですが、私の調査では、紫以外ほぼ同じ位の変化の幅でした（２０分で２℃くらい）。

　これは、実験に失敗したからこうなったのでしょうか？それとも別のことが原因？？ちなみに容器はペットボトルでやりました。

　もし実験に不備があると思われる場合は、
　　「使った絵の具を教えて！」
　という風に気軽におっしゃってください。即座に補足を（出来るだけ）投稿したいと思います。

　あとひとつ・・・紫色の温度変化があまりにもおかしかったので質問させていただきます。

　日光に当てて、温度が下がったんです。８℃も！！こんなことありえるのでしょうか？

　どちらか片方でもいいですので、お答えいただけると幸いですｍ（＿　＿）ｍ

回答No.8

yuu999 · ベストアンサー

まず、面白いなと思ったのは、

>>日光に当てて、温度が下がったんです。８℃も！！こんなことありえるのでしょうか？
光に当てて、ありえない結果ですよね。普通。でも、(あなたの測り違いでない限り、)真実として、それが、光の影響かどうかを調べるには、光を当てないで同じ環境においたときにどうなったか、その実験をしてほしかったです。もうひとつ、おなじものを作ってしらべるのです。ぜひ、やってみて欲しいです。

　もうひとつ、面白いなと思ったのは
　>> 黄色と黒のペットボトルを触った時に、黒の方が暖かかった

というのはその表面だけでしたね。実際に中の水温がどのくらい暖かくなったかを測ってないですよね。
　光の影響は光が当たっている部分に現れます。
上の結果は、黒い液体は光が透過しません。その影響は光が当たったその面に現れます。ペットボトルの内側のごく近いところにある黒い液体に光が当たり、ペットボトルの表面が暖かくなっていたのでしょう。
　では、黄色い液体のペットボトルでは光はある程度中まで届きます。その影響は内部まで及んでいたと考えていいでしょう。光の影響がどうなっているのか調べるには、触っただけでなく、そのとき、両方のペットボトルをかくはんして、そのときの時の水温を計ってみてほしかったのですね。

　あなたの自由研究の主題は
　「濃い色のものが早く温度が上がって、熱くなる」というものですが、2時間の間、光以外の温度をあげる要素はなかったか、考えて見ましょう。
　ほかの方もご指摘のように、周りの空気の影響は見逃すことはできません。光の当たらないようにもう1本、同じものを作り、同じ空気の中の光の当たらないブラックボックスのなかに入れてその水温の上昇を調べてみないと、光だけで、それだけの水温上昇があったかどうか判断できません。
かなりの量になりますが、それが研究だと思います。

　こんな話を聞いたことがあると思います。
薬の効果を調べるのに、一人にはその薬、他方にはメリケン粉を与え、その結果を調べる。
　これは、「薬を飲んだ、俺は直る」という精神的なものをも排除しようとしたことなのです。もし、それで両方直れば、「この薬は効く」ということは判断できません。

　あなたの研究にもそのようなほかの水温を上げる要素がないか、調べて、再度やってみるとより光の影響がはっきりすると思います。特に、周りの空気の影響は大きいと思います。
　がんばってください。面白い自由研究だと思います。

補足

詳しく教えていただき、本当に感謝しています。申し訳ありませんが、もうひとつ質問させてください。

　お答えいただいた中で、数名いらっしゃったのですが、「周囲の空気の影響」は大きい。それは分かりました。でも、空気から受ける影響は、光のようなものではなく、どの色の水にも均一に働くのですよね？もしそうだとすれば、ある程度は推測できないでしょうか。
　その推測方法を考えて見たのですが、やはりどこかがかけてしまうんですよね（温度上昇の最も小さいものの増加量から推測する、と考えました）。
　もう一度、アドバイスしていただけると幸いです。

回答No.9

japonicus

質問＆補足の内容を拝見していると、光以外の要因が大きく影響しているように見受けられます。

たとえば、エアコンの室外機が近くにありませんか？室外機からは熱風が出てきます。

植木鉢やプランターが近くにありませんか？お母さんが水をやっているかもしれません。地面が濡れていると温度がグッと下がります。

風の通り方は均一でしょうか？ベランダのコーナーに近いと、設置場所によって風の当たり方が変わるでしょう。

ともかく、均一な条件で実験することです。
広い公園やマンションの屋上でやってみてはどうでしょうか。

紫に不思議な現象が起こったようですね。
「なぜ？こんなことありえるの？」と思ったら、それこそ自由研究のテーマです。詳しく調べてみましょう。
たとえば、濃さを変えた紫色を作って温度変化を測定するなど。

参考までに、こういう方法で濃度を揃えてはどうでしょう？
「ペットボトルに各色の色水を作って、自分と反対側に何か文字を書いた紙を置く。ペットボトルを透かして文字が読めるか読めないかギリギリの濃さになるように絵の具の量を調整する。」
この方法なら、簡易的に光の透過率が各色で均一になるよう調整している事になると思います。

お礼

申し訳ありませんが、この場を借りさせていただいて、お答えくださった皆さんにお礼を述べさせていただきます。

　まず、良回答についてですが、皆さん素晴しく、参考になるもので、どの方にもポイントを差し上げたいのですが…皆さんに点数を差し上げないか、どうするか悩みに悩んだ結果、yuu999さんとbullfrogさんにポイントを差し上げました。

　そして、２９日に、二度目の実験を行いまして、何とかまずまずの結果が得られたのではないかと思っています。
　まず、広い場所を、と言うことだったので、ベランダではなく、外で行いました。また、よくかくはんせよと言うことだったので、数分に一回混ぜて、均一に温度を上げるようにしました。

　その結果、最も上昇したのは黒、対して一番上昇しなかったのが白となりました。あっているあっていないは別にして、皆さんのご教示によって、より良い実験が出来たと感じております。皆さん本当にありがとうございました。

回答No.7

Kon1701

可能性、ということだけ書きます。

紫の温度低下ですが、
日光から熱の吸収、ということだけ考えると不思議ですね。ですが、たとえば30度の物質もその温度に見合っただけ熱を放射しています。ですから、何らかの理由で、外からの放射によって受ける熱以上に熱を放射すれば温度は下がります。たとえば、太陽からの熱エネルギの強い部分を反射してしまうとか・・・。
でも、絵の具でこれが起きる可能性はまずないでしょうね。特に8度も下がるのは、まず無理です。周囲の大気からも熱が伝わってきますし。
もうひとつ、部室を混ぜ合わせると温度が変化する場合が有ります。温度が下がる場合もあるのですが、化学反応的なことは起きていないはずですし、20分後で8度も下がっていることは非常に難しいです。

あと、黒が同じ温度でより暖かく感じたことです。
可能性のひとつは、熱伝導性です。熱が伝わりにくいとか伝わりやすいとかで、手での温度の感じ方は違います。熱の伝わりやすい金属が他のものより、より熱く感じたり冷たく感じたりするのはこのためです。

以上は、可能性、ということだけ・・・。

追実験、できませんか？　温度測定時は十分攪拌するなどの注意をした上で。

あ、ところでペットボトルは全て同じですか？
厚さや形状の変化で違ってくる可能性も否定できないですから。

補足

明日、追実験やってみようと思います。やはり今回の結果だけでは納得できませんから！
　実は私、九州に住んでおりまして、台風が明日明後日直撃するかもしれないので、チャンスは明日の午前中なんです。
　Kon1701サンに頂いたアドバイスや、皆さんの心温かいご回答を自分の中できちんと整理して、明日に望みたいと思っています。

＞ペットボトルは全て同じですか
　はい。箱買いしている水のペットボトルを利用しています。

回答No.6

bullfrog

>「濃度」を揃えるべきなのか、それとも「加える絵の具の量」を揃えるべきか。どちらなんでしょうか。教えてください。

色の濃度は調べられないですよね？ 絵の具の量が妥当なのかもよくわかりません。顔料の成分による違いがでてしまうのか。今回のような実験であれば、警備で蒸しできる範囲とは思いますが。僕なら、色画用紙で覆います。絵の具にこだわるなら、絵の具を１本ずつ入れてしまうとか。

>温度が同じはずの黄色に色水と黒い水を触ってみたのですが、黒の方がはるかに温かかったです。これはなぜなのでしょうか。

温度のはかり方が悪い。という可能性がありますね。良く水を混ぜてから（ペットボトルですから、キャップをしてよく振ってから）はかった方がいいでしょう。温められた上はペットボトルの上部にたまっているはずなのです。簡単に温度計で混ぜただけでは十分には混ざらないでしょう。
一番底は、温度が上がっていない、冷たい水がたまっている部分です。その部分ではかっていたのも、温度が上がらないという計測結果になった原因ではないでしょうか。

回答No.5

nozomi500

絵の具自体が、紙に塗ったときの吸光度で計算されているので、透過のほうは、同じようにはならないと思います。
色素の問題もあるし、顔料の量も。

実験方法として、同じ場所に並べて同時スタートで、温度計はどのように差し込まれているか、計るときにかくはんされているのかどうか、そのへんの条件も知りたいところです。

補足

＞同じ場所
　完璧に同じ場所というのは無理ですが、出来るだけ均一に陽が当たるように考えて置きました（横一列にして、間隔を空けました。ベランダが小さいので）

＞同時スタート
　ほぼ同時だと思います。間が空いてしまったものも、その分ずらして計測しました。

＞温度計はどのように差し込まれているか
　ペットボトルの口から、入れました。底にはつけました。

＞かくはんされているのか
　計測する前に、温度計で何度か混ぜました。

　また質問がありましたら、気軽にお尋ねください。

回答No.4

capelatta

こんにちは。

今回の実験を行うには、各ペットボトルの条件をきっちり合わせないと正確には出ないかもしれませんね。

もちろん、ペットボトルの形や水の量は合わせたと思いますが、混ぜた絵の具の量はどうですか？

日光によって水が温まるには、まず水の中に含まれる異物（絵の具の粉）が温まらなくてはなりません。

水に含まれる絵の具粉の量が変われば条件が揃いませんよね。
色の濃い絵の具は少し混じっただけでも強烈に色付きますから、それに惑わされていませんか？
濃い色は絵の具粉の量が少ない、薄い色は多いでは不公平です。

また、全体にうす過ぎても結果に変化が出ないという事もあります。
水自体は光を透過しやすいので、日光だけではナカナカ温まりません。
むしろ周囲の気温の方が影響して各ペットボトルが同じ様に温まってしまったかもしれません。

もっとも、＃２さんが仰る様に今回の結果は、質問者さんが行った実験に対する紛れも無い事実です。
こうなれば、なぜ変化が起きなかったのか、究明するのも良いと思います。

まずは、前述の条件を揃えてみてください。
同じ量をたっぷり混ぜるです。

回答No.3

Tibian

太陽光（可視光）ってのは幾つもの色があつまってるのは知っていますか？
虹が７色に見えるのはそのためです。
色の性質として白が光を反射し、黒が光を吸収します。
逆に言うと、反射しているから白く見え、吸収してるから黒に見えるのですが。
つまり、黒色の水が温かくなったのは、光を吸収しやすいので温度が高くなります。

回答No.2

bullfrog

>日光に当てて、温度が下がったんです。８℃も！！

もともとの水温が気温よりも高かったか、紫色だけは日陰になっていたか、ペットボトルの外側がぬれていたかかなぁ。そういうことがもしあれば、そういう結果になるかもしれません。

絵の具の濃さの問題もあるでしょうから、色画用紙を巻くという方法で試してみてはどうでしょうか。これであれば、色の濃さの問題はクリアできるでしょう。

また、２０分という時間は十分でしょうか？ ペットボトルの水の量に対して、時間が短かったかもしれません。その結果、違いが出なかったのかもしれません。時間を長くしてみてはどうでしょうか？

最後になりますが、「違いがない」という可能性も考えてください。あなたは「黒が一番暖まるだろう」という予想を立てた上で、実験方法と装置を考え、実験を行っています。それは実験を行う上で大切なことで、それを行っているあなたは、すばらしいと思います。
しかし、意に沿わない結果が出たからと言って、それが間違えた結果であると決めつけてしまわないでください。もしかしたら、あなたの予想が間違えていたのかもしれないのですから。
予想した結果が出なかった。それも結果なのです。それはもしかしたらくだらない結果に思えるかもしれません。しかし、あなたの予想を覆す結果なのですから、それもすばらしい結果なのです。

補足

申し訳ありませんが、追加質問させていただきます

＞絵の具の濃さの問題もあるでしょうから・・・
　先日質問したのですが・・・「濃度」を揃えるべきなのか、それとも「加える絵の具の量」を揃えるべきか。どちらなんでしょうか。教えてください。

＞２０分という時間は十分でしょうか？
　スミマセン、意味がうまく伝わりませんでした。実験は２時間やって、その平均が２℃なんです。

　あと、気になっていることがもうひとつありまして…温度が同じはずの黄色に色水と黒い水を触ってみたのですが、黒の方がはるかに温かかったです。これはなぜなのでしょうか。ちなみにペットボトル越しに触りました。

回答No.1

ponkiejp

日光に当てる前の水はどこから持ってきたのでしょうか？実験前の水の状態をすべて同じ条件にそろえたのでしょうか？

暑い日などは水道管の蛇口から直接取った場合、最初に出てくる水は、外にペットボトルに入れて置いておいた場合より熱い場合があります。蛇口から出てくる水の温度が時間とともに変わるのは手で触っていてもわかります。

補足

水道の水を使いましたが、一時そのまま流して、温度が下がってからペットボトルに入れ、それから絵の具を溶かして（溶けてはいないようですが）、２時間ほど置いて実験を開始しました。