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水のゆくえ６

水が凍るときの温度

森竹高裕

　水が凍るときの温度変化を調べた。

試験管の水を冷やしたときの、温度の変化の様子を調べよう

　教科書通りの実験であるが、試験管内の水を冷やすときのポイントは
　・水：塩の割合を１：１にする
ことである。水１００ｍｌに対して塩を１００ｇ入れる。とても溶けきることのできない量であるが、塩が少ないと水は凍らない。

　子どもたちの考えが分かれる発問として、

コップの中に水と氷が一杯に入っています。氷は少しコップから出ています。このコップの氷が全部溶けたとき、水はコップからあふれると思いますか。

　子どもたちに尋ねてみると、〈水はあふれる〉〈壁に少したれる〉〈あふれない〉とちょうど、予想が１／３ずつに分かれた。その理由としては、
〈あふれる〉
　・氷がコップから出ているから
〈壁に少したれる〉
　・あふれるまでは行かないけれど、ちょっとぐらいは出ると思う。
〈あふれない〉
　・氷は固まると大きくなるから、凍った氷が溶けて水になると、大きさは小さくなるからあふれない。

　このように予想した。そこで実験をして、氷が完全に溶けきったお昼頃もう一度見てみると、水はあふれていなかった。ただし、入れる氷の量に注意する必要がある。氷が水に浸かるようにしなくてはいけない。

　水が凍ると体積が増える導入として扱ってもよい。水は氷になると体積が増える。逆に氷が溶けて水になると体積は減る。つまり氷になる前の水の体積に戻ったわけであるから、あふれない。