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ものの温度とかさ４

風船を氷水につけたらどうなるか？

森竹高裕

　これまでに温められた空気は膨らむことについて学んできた。では次に冷やされた空気はどうなるかについて考えてみた。

風船を氷水につけたらどうなるだろうか？ （膨らむ・変わらない・しぼむ）

〈大きさは変わらない〉１０人
　・風船の中の空気は温かいわけじゃないから（常温と同じ）しぼまないと思う。
　・水風船も冷たいけれど、水でやってもしぼまないから。
　・風船の口を縛ってあったら、空気は抜けられないから。

〈しぼむ〉　２４人
　・この前お湯に入れたら膨らんで、冷やそうとして水をかけたら最初より少ししぼんだ感じがしたから。
　・前に風船を水にぬらしたら変わらなかったから、もっと冷たい氷水をやったらしぼむ。
　・熱いお湯をかけると風船は膨らむから、その逆に氷水をかけたらしぼむと思った。

　このように子どもたちはこれまでの経験をもとに予想をたてた。実験の前に

風船がしぼんだかどうか分かるためには何を使って調べたらわかりますか？　

　見た目だけではしぼんだのか、しぼんでいないのかが分からない。数値で表す必要がある。子どもたちは「線引きで大きさを調べればいい」と答えた。

氷水の中に風船をつけて大きさが変わるか調べてみよう。

　実際に氷水の中に風船をつけてみると
　・１５ｃｍ→１３ｃｍ　１５ｃｍの風船を入れて出したら１３ｃｍになっていました。

　このように風船の大きさの変化をしっかりととらえることができた班とそうでない班があった。そこで

空気温度計を使って冷やされた空気はしぼむのか調べてみよ。

　図のようにガラス管の中に水を入れて、お湯の中に入れたり出したりすると、水柱は上がったり下がったりする。子どもたちは大喜びで何度も何度もやっていた。試験管内の温度を測ってみると、お湯では上がり氷水では下がっていた。

　・お湯につけると３０°になって、
　　氷水に入れると１０°になりました。

　このように実験をして冷やされた空気がどのように変化するのかをまとめた。

冷やされた空気はしぼむのだろうか？　実験の結果をまとめよう。

　子どもが発見した、握った風船をお湯←→氷水に入れる実験からも、全員が〈しぼむ〉で考えが一致した。

・実験の結果はしぼんだ。試験管の実験では熱いお湯につけると水が上がって、氷水につけると下がった。途中でお湯の中につけたらゆっくり上がったけれど、下がるときには早かった。温かいときは空気くんはいろいろな場所に動く。
・冷たい水は９０°であつい水は３０°ほど。「熱い！」と水は上に行って、今度は氷水につけられると「寒い！」と下に行ってしぼみました。１ｍｍほど小さくなりました。空気が熱いと空気が増えて上に上がって、寒いと空気が少なくなって水が下がる。

　このように空気の粒レベルで考え出している子たちがいた。空気の粒がどのように変化していくのか見えない世界を追究していく。