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ものの温度とかさ３

温まった空気は〈上がる〉のか〈膨らむ〉のか？

森竹高裕

　ふたをしたフラスコにお湯をかけるとポンという音がしてふたが飛び出た。この現象を見て、子どもたちは「温められた空気は上がるか膨らむかのどちらかだろう」という仮説を立てた。そこで各自が実験の方法を考えた。

温められた空気は〈上がる〉のか〈膨らむ〉のか実験をして確かめよう

　子どもたちはいろいろな方法で〈上がる〉のか〈膨らむ〉のかを確かめた。やっていくうちに、実験の方法をどんどん変えて、真実に近づこうとしているのがわかる。

ア．フラスコの口にシャボン液の膜を張り、下向きにする。これでお湯をかけた。
イ．やわらかいプラスチックの容器を少しへこませて、ドライヤーで熱するとふくらんだ。
ウ．フラスコを上向きにして温めると風船が膨らんだ。
エ．ウだけでは〈上がる〉かもしれないので、フラスコを横にしてもふくらんだ。

　このように一人一人が工夫した実験の結果を持ち寄って結論を出すことにした。

温められた空気は〈上がる〉のか〈膨らむ〉のか実験結果から結論を出そう。

　実験結果をまとめたノートを見ると、全員が〈膨らむ〉と書いてあった。それぞれの実験後と、どんな結果だったのか様子を話してもらった。フラスコが下向きでも風船が膨らんだという報告やへこんだ袋をお湯につけるとふくらんだという報告があった。そこで容器の中の空気はどのように動いているのか動く方向を考えた。

温められた空気はどう動いているのだろうか？　空気が動く方向を矢印で書いてみよう。

いろいろな容器があったが、大別すると上方向か、四方八方のように分かれた。そこで個々にいろいろな子と自由に意見の交換をした。意見の交換をすることで〈膨らむ〉に変更したが、まだ納得できない子もいる。そこで

しぼんだ風船にお湯をかけてみよう。もし〈上がる〉のな風船はどうなるだろう？

と問うと、風船は上に上がるという返事。自由な意見交流でもこうした話はしているのだが、やはりやってみないと納得できないようだ。そこでしぼんだ風船にお湯をかけると、風船は膨らみ、中の空気が〈膨らむ〉という結論となった。

　考えの変わった子たちは次のように話した。

• Ｂくんの考えを聞いて考えを変えました。熱くなった空気がだんだん広がって熱くなった空気が上に行ったり下に行ったりして、それで一番上に行ってシャボン玉が膨らむという意見だったので、上に行ったり下に行ったりというのがいいと思いました。温められた空気は熱くなって「もうたまらん」と思ってあっちに行ったりこっちに行ったりする。
• 最初は上だと思いました。それは下から温まっているのに、下に行くのはおかしいと思ったからです。それにシャボン玉が膨らんだのは、空気がふわっとした感じになっているから、下に行ったらしぼんでしまうと思ったからです。でも実験では袋が膨らみました。
• つぶしたペットボトルを温めたときに膨らんだから、空気は膨らんでいるんだなと思いました。