ものの あたたまり方かた と 水みずの すがた

この 章しょうで 学まなぶこと

第だい 8 章しょう で 「ものの 体たい積せき が 温度おんど で 変かわる」 こと を 学まなび ました。 この 章しょう で は さらに 進すすんで、 ものは どう やって あたたまる か (温度おんど が どこ から どう 伝つたわる か) と、 水すい が 温度おんど で どんな すがた に 変かわる か を 学まなび ます。

• 金きん属ぞく は 熱ねっせ ら れた ところ から 順じゅん に あたたまる (伝導でんどう) こと を 知しる
• 水すい と 空気くうき は 熱ねっせ ら れた 部分ぶぶん が 動うごいて 全体ぜんたい が あたたまる (対流たいりゅう) こと を 知しる
• 水みず は 100℃近ちかく で 沸騰ふっとう して 水蒸気すいじょうき (気き体たい) に なる こと を 確たしかめる
• 水みず は 0℃以下いか で 氷こおり (固体こたい) に なる こと を 確たしかめる
• 水すい が 氷こおり に なる と 体積たいせき が 増ふえる (めずらしい 性せい質しつ) こと を 知しる
• 固体こたい・液体えきたい・気体きたい の 3 つ の すがた を 区別くべつ できる ように なる

最さい重要じゅうよう安全あんぜん: この 章しょう は アルコールランプ や ガス バーナー で 水みず を 加か熱ねつ する 実じっ験けん が 出でてきます。 必かならず 保ほ護ご 眼が鏡きょう を つける、 器き具ぐ を 点てん検けん する、 先生せんせい の しじ に 従したがう こと (指導しどう要領ようりょう明記めいき)。 沸騰ふっとう中ちゅう の 試し験けん管かん を 覗のぞき 込こま ない。 凍こおら せる 実じっ験けん で の 容よう器き 破は裂れつ にも 注意ちゅうい。

1. 金かね属ぞく の あたたまり方かた — 伝導でんどう

金かね属ぞく の ぼう (例れい: 銅どう の 棒ぼう) を ろうそく の 火ひ で 一方いっぽう の はじ だけ 温あたため ます。 もう 一方いっぽう の はじ も いずれ あたたかく なる でしょうか？ もし そう なら、 どんな 順番じゅんばん で あたたまる でしょうか？

示温ゆたか (じおん) シール で 確たしかめる

色いろ が 温度おんど で 変かわる 示温ゆたか シール や 示温ゆたか テープ を 棒ぼう に いくつか 貼はって 観察かんさつ します。

段だん階かい	何なに を 観察かんさつ	結果けっか
① 加か熱ねつ開始かいし	はじ を 温あたためる	火ひ に 近ちかい シール の 色いろ が 変かわる
② 数すう秒びょう後ご	真まん中ちゅう を 観察かんさつ	次じ に 真まん中ちゅう の シール の 色いろ が 変かわる
③ さらに 数すう秒びょう後ご	反対はんたい の はじ を 観察かんさつ	最さい後ご に 反対はんたい の はじ の シール の 色いろ が 変かわる

わかった こと

• 金きん属ぞく は 熱ねっせ ら れた 部分ぶぶん から 順じゅん に 全体ぜんたい が あたたまる
• 温度おんど が 物ぶつ を つたわって いく ように 動うごく
• これ を 伝導でんどう と いいます

大切たいせつな きまり: 「金きん属ぞく は 熱ねっせ ら れた ところ から 順じゅん に 伝つたわって あたたまる」。 火ひ に 近ちかい ほう が 早はやく、 遠とおい ほう が 遅おそい。

2. 水みず の あたたまり方かた — 対流たいりゅう

つぎ は 水みず。 試し験けん管かん の 下か の 方かた を 火ひ で 温あたためる と、 上うえ の 方かた の 水みず は どう なる でしょうか？

線せん (せん) 香こう (こう) の 煙けむり (けむり) や 示温ゆたか シール で 確たしかめる

水みず自体じたい は 動うごき が 見みえ ない ので、 示温ゆたか シール を 試し験けん管かん の 上うえ と 下した に 貼はって 比くらべます。

段だん階かい	観察かんさつ	結果けっか
① 試し験けん管かん の 下か を 加か熱ねつ	下した の シール	色いろ が 変かわる
② しばらく 待まつ	上うえ の シール	意外いがい に 早はやく 色いろ が 変かわる！
③ つぎ に 試し験けん管かん の 上じょう を 加か熱ねつ	下した の シール	なかなか 色いろ が 変かわら ない

わかった こと — 水みず は 動うごいて 全体ぜんたい が あたたまる

• 試し験けん管かん の 下か を 温あたため ると、 暖あたたかく なった 水みず が 上じょう へ 上あがる
• 上うえ に 上あがった 水みず が 冷つめたい 水みず と 入いれ替かわって、 全体ぜんたい が 早はやく あたたまる
• 試し験けん管かん の 上じょう を 温あたため ると、 暖あたたかい 水みず は そこ に とどまる だけ で、 下した は 冷つめたい まま
• これ を 対流たいりゅう と いいます

大切たいせつな きまり: 「水すい は 熱ねっせ ら れた 部分ぶぶん が 動うごいて、 上下じょうげ で 入いれ替かわる ことで 全体ぜんたい が あたたまる」。 だから 「下か から 温あたためる」 のが 効こう率りつ が よい。

3. 空気くうき の あたたまり方かた — 水みず と 同おなじ 対流たいりゅう

部屋へや を ストーブ で あたためる と、 天てん井じょう の あたり が 一番いちばん暖あたたかく なって、 足元あしもと が 寒さむい まま だった こと は ありません か？ これ も 対流たいりゅう です。

線香せんこう の 煙けむり で 確たしかめる

部屋へや で ストーブ の そば に 線香せんこう を 立たてる と、 煙けむり が 上じょう へ 上あがって いく の が 見みえます。 つまり、 暖あたたかい 空気くうき が 上うえ に 動うごいて いる の です。

部屋へや の 中なか で の 空気くうき の 動うごき

場ばしょ	空気くうき の 状じょう態たい
天てん井じょう	暖あたたかい 空気くうき が たまる
真まん中ちゅう	中なかぐらい
足元あしもと・床ゆか (ゆか)	冷つめたい 空気くうき が たまる

くふう

冬ふゆ は エアコン の 風かぜ を 下向したむき に、 夏なつ は 上向うわむき に すると、 空気くうき が よく 入いれ替かわって 部屋へや全体ぜんたい が 快かい適てき に なります。

ポイント: 水みず も 空気くうき も、 同おなじく 「液えき体たい・気き体たい は 動うごいて あたたまる (対流たいりゅう)」。 金かね属ぞく (固体こたい) だけ が 「動うごか ず に 順じゅん に 伝つたわって あたたまる (伝導でんどう)」。

4. 水みず を ぐつぐつ 沸ふかす — 沸騰ふっとう と 水蒸気すいじょうき

水みず を 強つよく 加か熱ねつ し 続つづける と、 約やく 100℃ で 沸騰ふっとう します。 ぼこぼこ と 大おおきな 泡あわ (あわ) が 出でて、 水面すいめん が ゆれ ます。

沸騰ふっとう中ちゅう の ようす

観察かんさつ	結果けっか
温度おんど計けい を 入いれる と	約やく 100℃ に なる (それ 以上いじょう上あがら ない)
試し験けん管かん の 中なか から 出でる 大おおきな 泡あわ	これ は 水蒸気すいじょうき (気き体たい の 水みず)
試し験けん管かん の 口くち から 出でる 白しろい けむり	これ は 「湯気ゆげ (ゆげ)」 = 小ちいさな 水みず の 粒つぶ (液えき体たい)

大事だいじ な 区別くべつ — 水蒸気すいじょうき と 湯気ゆげ は 別べつもの

水蒸気すいじょうき は 気き体たい で、 目め に 見みえ ません。 一方いっぽう 湯気ゆげ は 液えき体たい (水すい の 細こまかい 粒つぶ) で、 目め に 見みえます。 「白しろい けむり」 と 思おもって いる もの は、 実じつは 湯気ゆげ (液えき体たい) なの です。

名前なまえ	すがた	目め に 見みえる？	例れい
水蒸気すいじょうき	気き体たい	見みえ ない	沸騰ふっとう中ちゅう の 大おおきな 泡あわ / 部屋へや の 空気くうき中ちゅう
湯気ゆげ	液えき体たい (細こまかい 粒つぶ)	見みえる	やかん の 口くち から 出でる 白しろい けむり

注意ちゅうい: 第だい 4 章しょう で「蒸発じょうはつ で 水みず が 水蒸気すいじょうき に なる」 と 学まなび ました。 沸騰ふっとう は 激げき しい 蒸発じょうはつ と 考かんがえる と わかり やすい (低温ていおん で 静しずか に 蒸発じょうはつ / 100℃ で 激げき しく 沸騰ふっとう)。

5. 水みず を 0℃ 以下いか に 冷ひやす — 氷こおり に なる

つぎ は 反対はんたい に、 水みず を 冷ひやして 0℃ 以下いか に する と どう なる でしょう か？

寒かん剤ざい (かんざい) で 確たしかめる

学校がっこう の 実じっ験けん で は、 氷こおり + 食塩しょくえん (寒かん剤ざい) で 約やく -10〜-15℃ まで 冷ひやせ ます。 試し験けん管かん に 水みず を 入いれて、 寒かん剤ざい に つけて おきます。

時間じかん	温度おんど計けい	試し験けん管かん の 中なか
0 分ぶん	室温しつおん	液えき体たい の 水みず
数すう分ふん	0℃ に なる	まだ 液えき体たい
もっと 待まつ	0℃ の まま (温度おんど が 変かわら ない 時期じき あり)	少すこしずつ 凍こおり 始はじめる
さらに	0℃ の まま	全部ぜんぶ凍こおって 氷こおり に なる
その 後ご	-1℃、 -2℃… と 下さがる	氷こおり が もっと 冷つめたく なる

わかった こと

• 水みず は 0℃ で 凍こおり 始はじめ、 全部ぜんぶ凍こおる まで 0℃ の まま
• 全部ぜんぶ凍こおった 後ご は、 さらに 冷ひやせ ば 0℃ より も 低ひくく なる
• 凍こおった もの は 氷こおり (固体こたい の 水みず)

6. 氷こおり に なる と 体積たいせき が 増ふえる！

ふつう、 物もの は 冷ひやす と 体積たいせき が 小ちいさく なる (Ch8 で 学まなん だ とおり)。 けれど 水みず は 冷ひやして 凍こおる と 体積たいせき が 増ふえる という、 とても めずらしい 性せい質しつ が あります。

確たしかめる じっけん

段だん階かい	観察かんさつ
① 試し験けん管かん に 水みず を 目盛めもり の 線せん まで 入いれる	水面すいめん が 目盛めもり に ぴったり
② 寒かん剤ざい で 凍こおら せる	氷こおり に なる
③ 試し験けん管かん を 取とり出だす	氷こおり が 目盛めもり の 線せん より 上うえ に せり 上あがって いる！

大切たいせつ な きまり

「水すい は 氷こおり に なる と 体積たいせき が 増ふえる」

これ は 物質ぶっしつ の 中なか で とても めずらしい 性せい質しつ。 多おおく の 物質ぶっしつ (金きん属ぞく を 含ふくむ) は 固体こたい に なる と 体積たいせき が 小ちいさく なります が、 水みず だけ は 逆ぎゃく なの です。

身近みぢか な れい

• 冬ふゆ、 水道すいどう管かん が こおって わ れる — 水みず が 氷こおり に なって 体積たいせき が 増ふえて、 管かん を 内うち側がわ から 圧おし 破やぶる
• 池ち の 表面ひょうめん が こおる — 氷こおり は 水みず より 軽かるい (体積たいせき が 大おおきい から 同おなじ 重おもさ で も かさ ばる) ので、 氷こおり が 浮うく

7. 固体こたい・液体えきたい・気体きたい — 水みず の 3 つ の すがた

ここ まで で、 水みず の 3 つ の すがた が 出で そろい ました。

すがた	名前なまえ	水みず が この すがた に なる とき	とくちょう
固体こたい	氷こおり	0℃ 以下いか で こおる	形かたち が きまって いる、 固かたい
液体えきたい	水すい	0℃ 〜 100℃ で 水みず の まま	形かたち が 自由じゆう に 変かわる、 流ながれる
気体きたい	水蒸気すいじょうき	100℃ で 沸騰ふっとう して 一気いっき に。 低温ていおん でも 少すこし ずつ 蒸発じょうはつ して 空気くうき中ちゅう に 出でる	形かたち が 自由じゆう、 目め に 見みえ ない、 軽かるい

行おこなったり 来きたり

• 水みず → 温あたためる → 水蒸気すいじょうき (蒸発じょうはつ・沸騰ふっとう)
• 水蒸気すいじょうき → 冷ひやす → 水みず (結露けつろ・凝ぎょう縮しゅく)
• 水みず → 冷ひやす → 氷こおり (凍とう結けつ)
• 氷こおり → 温あたためる → 水みず (融解ゆうかい (ゆうかい))

これ ら の 変化へんか は すべて、 水すい が なく なる の で は なく、 すがた を 変かえて いる だけ。 中学ちゅうがく で「状態変化じょうたいへんか」 と 呼よば れる 重要じゅうよう な テーマ で す。

8. ふりかえり

• 金きん属ぞく は 伝導でんどう で あたたまる こと を 言いえる (熱ねっせ ら れた ところ から 順じゅん に)
• 水すい と 空気くうき は 対流たいりゅう で あたたまる こと を 言いえる (動うごいて 入いれ替かわる)
• 水すい を 加か熱ねつ する と 約やく 100℃ で 沸騰ふっとう する こと を 言いえる
• 水蒸気すいじょうき (気き体たい) と 湯気ゆげ (液えき体たい) の ちがい を 言いえる
• 水すい を 0℃ 以下いか に 冷ひやす と 氷こおり (固体こたい) に なる こと を 言いえる
• 水すい が 氷こおり に なる と 体積たいせき が 増ふえる こと を 言いえる (めずらしい 性せい質しつ)
• 固体こたい・液体えきたい・気体きたい の 区別くべつ が できる

この 章しょうの 安全あんぜん配はい慮りょ (最さい重要じゅうよう)

• 保護眼鏡ほごめがね を 必かならず つける (沸騰ふっとう や 凍こおら せる 実じっ験けん で 何なに が あって も 目め を 守まもる)
• 加か熱ねつ器き具ぐ (アルコールランプ・ガスバーナー) の 使つかい方かた を 先生せんせい と 一緒いっしょ に ふくしゅう する (指導しどう要領ようりょう明記めいき)
• 沸騰ふっとう中ちゅう の 試し験けん管かん を 覗のぞき 込こま ない (中ちゅう から 熱湯ねっとう や 蒸気じょうき が 飛とび出だす こと あり)
• 試し験けん管かん の 口くち を 自分じぶん や 友ともだち に 向むけ ない
• 凍こおら せた ガラス の 試し験けん管かん や ペットボトル は 割われ やすい (中ちゅう で 体積たいせき が 増ふえて、 内うち側がわ から 圧おさ れる)
• 寒かん剤ざい (氷こおり + 食塩しょくえん) は とても 冷つめたい、 素手すで で 長ながく さわら ない (しもやけ・凍とう傷しょう の 危き険けん)
• 加か熱ねつ直後ちょくご の 試し験けん管かん は とても 熱あつい、 さわら ない・置おく 場ばしょ に 注意ちゅうい

次じの 章しょう: いよいよ 最さい後ご の 第だい 10 章しょう では、 〔A 物質ぶっしつ・エネルギー〕 の 電気でんき の はたらき を 学まなび ます。 第だい 3 学年がくねん の「電気でんき の 通とおり 道みち」 から 一いち歩ほ進すすんで、 直ちょく列れつ つなぎ・並へい列れつ つなぎ、 簡易かんい検けん流りゅう計、 発光はっこうダイオード (LED) まで。 ものづくり で 電気でんき自動車じどうしゃ を 作つくり、 つなぎ方かた で 走はしり方かた が どう 変かわる か 体感たいかん しましょう。