ものの 温度おんどと 体積たいせき

この 章しょうで 学まなぶこと

ふだん 私わたしたち は 温度おんど を 気き に して 暮くらして います。 「夏なつ は 熱あつく て エアコン」「冬ふゆ は 寒さむく て ストーブ」。 で は、 物もの が 温あたためられる と 体積たいせき (大おおきさ・かさ) が どう 変かわる か を 考えかんがえた こと は あります か？

この 章しょう で は、 金きん属ぞく・水みず・空気くうき の 3 つ を 温あたため たり 冷ひやし たり して、 体積たいせき が どう 変かわる か を しらべ ます。

• 金きん属ぞく は 温あたためる と 体積たいせき が 大おおきく なる こと を 知しる
• 水すい は 温あたためる と 体積たいせき が 大おおきく なる こと を 知しる
• 空気くうき は 温あたためる と 体積たいせき が 大おおきく なる こと を 知しる
• 冷ひやす と それぞれ 体積たいせき が 小ちいさく なる こと を 知しる
• 3 つ の うち、 空気くうき が 一番いちばん大おおきく 変かわる (空気くうき > 水みず > 金かね属ぞく) こと を 知しる
• ふだん の くらし と つなげる (鉄道てつどう の レール、 道路どうろ橋きょう、 冷ひや暖だん房ぼう)

ポイント: 第だい 7 章しょう で 「閉とじ込こめた 空気くうき は 圧おすと 体積たいせき が 小ちいさく なる」 を 学まなび ました。 この 章しょう は 「温度おんど で 体積たいせき が 変かわる」 という、 また ちがう 体積たいせき変化へんか の しくみ です。

1. 金かね属ぞく を 温あたためる と どう なる？

固かたい 金きん属ぞく は、 一見いっけん 「温あたためても 何なに も 変かわらない」 ように 見みえ ます。 けれど、 実じつは 少すこしだけ 大おおきく なって いる の です。

金きん属ぞく球きゅう ぼう張ちょう実じっ験けん器き で 確たしかめる

学校がっこう で つかう 道どう具ぐ に 「金きん属ぞく球きゅう ぼう張ちょう実じっ験けん器き」 が あります。 金かね属ぞく の 球きゅう と、 ぴったり 球きゅう が 通とおる 大おおきさ の 輪わ (りん) が セット の 道具どうぐ。

段だん階かい	何なに を する	結果けっか
① 室温しつおん で	球きゅう を 輪わ に 通とおす	すっと 通とおる
② アルコールランプ で 球きゅう を 温あたためる	数すう分ふん加か熱ねつ	—
③ 温あたため た 球きゅう を 輪わ に 通とおす	やってみる	通どおりら ない (球だま が 少すこし 大おおきく なって いる)
④ 球きゅう を 水みず で 冷ひやす	また 室温しつおん に	また 通とおる ように なる

わかった こと

• 金きん属ぞく は 温あたためる と 体積たいせき が 大おおきく なる (ぼう張ちょう する)
• 冷ひやす と 体積たいせき が 小ちいさく なる (元もと に もどる)
• 体積たいせき の 変化へんか は 目め で は ほとんど 見みえ ない くらい 小ちいさい (が、 確たしかに ある)

身近みぢか な れい — 鉄道てつどう の レール

鉄道てつどう の レール の つぎ目め を 見みた こと が あります か？ 鉄てつ の レール の 間ま に 少すこし すき間ま が 空あいて います。

なぜ でしょう？ 答えこたえ は: 夏なつ (熱あつい 日にち)、 レール の 鉄てつ が ぼう張ちょう して 長ながく なる から。 すき間ま が ない と、 レール が 曲まがって しまう 可能かのう性せい が ある の です。 道路どうろ橋きょう (どうろきょう) にも、 同おなじ 理由りゆう で 「伸しん縮しゅく装そう置ち」 (のびちぢみ する つぎ目め) が 入はいって います。

ポイント: ふだん 「ぼう張ちょう が 体感たいかん でき ない」 金かね属ぞく でも、 巨大きょだい な もの や 大おおきな 温度おんど差さ に なると、 工く夫ふう が ひつよう に なる のです。

2. 水みず を 温あたためる と どう なる？

つぎ は 水すい。 試し験けん管かん や 三角さんかく フラスコ に 水みず を 入いれて、 温あたためて みます。

試し験けん管かん で 確たしかめる

段だん階かい	何なに を する	結果けっか
① 試し験けん管かん に 水みず を いっぱい に 入いれる	ガラス管かん を ふた に 立たてる	水みず が ガラス管かん の 入口いりぐち まで くる
② 試し験けん管かん を ぬるま湯ゆ に つける	お湯ゆ で 温あたためる	水みず が ガラス管かん を のぼって くる
③ 水みず で 冷ひやす	ガラス管かん の 水みず を 観察かんさつ	また 下さがる

わかった こと

• 水すい は 温あたためる と 体積たいせき が 大おおきく なる (ガラス管かん を のぼって くる)
• 冷ひやす と 体積たいせき が 小ちいさく なる (下さがる)
• 金かね属ぞく より も 目め で わかり やすい (ガラス管かん で 数かず cm 動うごく こと も)

身近みぢか な れい — 温度おんど計けい

温度おんど計けい は、 水すい や アルコール の 体積たいせき変化へんか を つかった 道具どうぐ です。 温度おんど が 上あがる と えき が 上うえ に のぼり、 下さがる と えき が 下した に もどる。 これ も、 「液えき体たい の 体積たいせき が 温度おんど で 変かわる」 と いう せいしつ を 利り用よう して います。

安全あんぜん: ぬるま湯ゆ で じゅうぶん 体積たいせき変化へんか が わかる ので、 アルコールランプ を つかう ひつよう は ありません (Ch9 で 火ひ を つかう 実じっ験けん が ある)。

3. 空気くうき を 温あたためる と どう なる？

最さい後ご は 空気くうき。 三角さんかく フラスコ の 口くち に ふうせん を かぶせて、 フラスコ を 温あたためて みます。

三角さんかく フラスコ + ふうせん で 確たしかめる

段だん階かい	何なに を する	結果けっか
① フラスコ の 口くち に ふうせん を つける	しぼんだ ふうせん	ふうせん は しぼん だ まま
② フラスコ を ぬるま湯ゆ に つける	数すう十じゅう秒びょう待まつ	ふうせん が ふくらんで くる！
③ 氷こおり水 に つけかえる	冷ひやす	ふうせん が また しぼむ

わかった こと

• 空気くうき は 温あたためる と 体積たいせき が 大おおきく なる (ふうせん が ふくらむ)
• 冷ひやす と 体積たいせき が 小ちいさく なる (ふうせん が しぼむ)
• 体積たいせき の 変化へんか が 目め で とても わかり やすい (金きん属ぞく や 水みず と くらべて 一番いちばん はっきり)

身近みぢか な れい — 熱ねつ気球ききゅう・冷ひや暖だん房ぼう

熱ねつ気球ききゅう は、 中なか の 空気くうき を 温あたためて 体積たいせき を 大おおきく する (空気くうき が 軽かるく なる) こと で 浮うき 上あがり ます。 エアコン の 冷房れいぼう も、 暖あたたかい 空気くうき が 上うえ に たまる せいしつ を 利り用よう して、 上うえ に 取とり 入いれ口ぐち を つけて います。

ポイント: 空気くうき は 目め に 見みえ ない けれど、 ふうせん を つかえば 体積たいせき変化へんか が 目め に 見みえる ように なる。 第だい 7 章しょう と 同おなじ 工く夫ふう です。

4. 3 つ を くらべよう — 体積たいせき変化へんか の 大おおきさ

ここ まで で、 金きん属ぞく・水みず・空気くうき の 3 つ とも が 温度おんど で 体積たいせき が 変かわる こと が わかり ました。 で は、 どれ が 一番いちばん大おおきく 変かわる でしょう か？

同おなじ 温度おんど差さ で くらべる

10℃ から 60℃ ま で 50℃ 温あたためた とき の 体積たいせき変化へんか (おおよそ):

物質ぶっしつ	元もと の 体積たいせき	50℃ 温あたためた あと の 体積たいせき	増ふえ た 量りょう
空気くうき	1000 mL	約やく 1180 mL	+180 mL (大変たいへん化か)
水すい	1000 mL	約やく 1010 mL	+10 mL (少すこし)
金きん属ぞく (鉄てつ)	1000 mL	約やく 1002 mL	+2 mL (ほんの 少すこし)

大切たいせつ な きまり

「温度おんど で の 体積たいせき変化へんか は、 空気くうき > 水みず > 金かね属ぞく」

これ も 4 年生ねんせい の A(2) で 大事だいじ な きまり。 言いえる ように なりましょう。

なぜ ちがう？

くわしく は 中学ちゅうがく で 学まなび ますが、 4 年生ねんせい で は 「物質ぶっしつ に よって 変化へんか の 程てい度ど が ちがう」 こと を 知しれば じゅうぶん。

物質ぶっしつ	変化へんか の 大おおきさ	理り由ゆう (4 年生ねんせい では「そういうもの」 で OK)
気体きたい (空気くうき)	大だい	中学ちゅうがく で「分子ぶんし の 動うごき」 で 学まなぶ
液えき体たい (水すい)	中ちゅう	同上どうじょう
固体こたい (金きん属ぞく)	小しょう	同上どうじょう

5. ふりかえり

• 金きん属ぞく は 温あたためる と 体積たいせき が 大おおきく なる こと を 言いえる
• 水すい は 温あたためる と 体積たいせき が 大おおきく なる こと を 言いえる
• 空気くうき は 温あたためる と 体積たいせき が 大おおきく なる こと を 言いえる
• 冷ひやす と それぞれ 体積たいせき が 小ちいさく なる こと を 言いえる
• 3 つ の うち 空気くうき が 一番いちばん大おおきく 変かわる こと を 言いえる (空気くうき > 水みず > 金かね属ぞく)
• 鉄道てつどう の レール の つぎ目め など、 ふだん の くらし と つなげて 説明せつめい できる

この 章しょうの 安全あんぜん配はい慮りょ

• 試し験けん管かん・三角さんかく フラスコ は ガラス、 われ やすい。 強つよく にぎら ない、 落おと さ ない
• 急きゅう な 温度おんど変化へんか (熱湯ねっとう に 急きゅう に 氷こおり を 入いれる、 冷つめたい ガラス を 急きゅう に 温あたためる 等とう) は 破は裂れつ の 危き険けん
• ぬるま湯ゆ くらい (40-50℃) の 温度おんど で じゅうぶん 体積たいせき変化へんか が わかる
• アルコールランプ や ガス バーナー を つかう 実じっ験けん は Ch9 で 学まなぶ。 この 章しょう で は つかわ ない
• ふうせん は 古ふるく なる と 破は裂れつ し やすい、 新あたらしい もの を つかう
• 片付かたづけ の 時とき、 試し験けん管かん を 重かさねて 入いれない (落おと したら 一気いっき に わ れる)

次じの 章しょう: 第だい 9 章しょう では、 ものの あたたまり方かた (金きん属ぞく・水みず・空気くうき で どこ から 温あたたまる か) と、 水すい の すがた の 変化へんか (水すい → 水蒸じょう気き → 氷こおり) を 学まなびます。 火ひ を つかう 実じっ験けん が 出でて くる ので、 安全あんぜん に 気き を つけて 進すすめましょう。