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もののとけ方 〜溶解現象の視覚化

粒子モデルになって体感してみよう   


 これまでの実験から、溶け残ったものを溶かすとき、次のことがわかった。
 食塩   …水の量を増やせば、溶け残りも溶ける。温度を上げても溶けていかない。
 ミョウバン…温度を上げると、溶ける量が急激に増える。60℃で約10倍

 こうした現象はどうして起きるのか、粒のモデルで考えた。まず塩の場合、水の量を増やせば溶け残りも全て溶けた。

体育帽子をかぶりましょう。みんなの一人ひとりが塩くんです。置いてある椅子が水です。「溶けた」という状態は、塩くんと水がどうなった様子に例えることができると思いますか。

 ・椅子に座る

「溶けた」という状態は、塩くんと水が仲よくなってくっついた様子(子どもが椅子に座る)に例えた。椅子(水)の数が多ければ、子ども(塩)は全員が座る(溶ける)ことができる。
「では実際にやってみましょう。」 
「これって、いす取りゲームなんじゃね?」
まさしくいす取りゲームである。椅子の数が十分にあれば余裕を持って座ることができるが、椅子の数を減らすとさあ大変。激しいバトル(?)となる。遊んでいるんだか勉強しているんだかわからない。

 次は温度を上げると、ミョウバンがたくさん溶ける場合について考えた。

温度を上げていくと、ミョウバンがたくさん溶けていくことを椅子を使ってうまく説明することができますか。

 こちらは難しかった。椅子(水)の数は変えずに、たくさんの子ども(ミョウバン)が座らなくては(溶けなければ)ならないのである。無理やりにでも座るためにはどのようにしたらよいのだろう。
・一つの椅子に一緒に座ればいい。
水が温かくなったことで、ミョウバンを持ち上がる力が増し、たくさん溶かすことができたと考えられないだろうか。
そこで今度は、水役とミョウバン役に分かれてみた。

温度が低いときには、1人の水で1人のミョウバンを持ち上上げます。どちらの方がパワーがありますか?

「うーん。」「あがんねぇ。」と顔を真っ赤にして叫んでいた。1人の水が2人のミョウバンを持ち上げるためには、相当のパワーがいることがわかった。本当のところはめに見えないのだが、粒子の概念についてイメージ豊かに考えることができた。

その1 いす取りゲームモデル
(1)椅子を溶媒(水)とし、子どもを溶質(塩、ミョウバン)に見立てる。
(2)用意ドンで座る。座れなかった子がとけ残りの溶質
(3)溶媒(椅子)を増やせば、みんな座れる(溶ける)

しかし、これでは温度が上がったとき、たくさん溶けることをうまく説明できない。座れる椅子の広さが変われば、たくさんの物が溶けることができる。

その2 おんぶモデル
(1)水役の子とミョウバン役の子を決めて、体育帽の色を変える。
(2)低温時は、4人の水役が1人のミョウバンを取り囲み持ち上げる。
   →4:1の関係
(3)温度が上がるとパワーアップし、2人の水役で1人を持ち上げられる。
(4)溶け残っていたミョウバン役の子も持ち上げてもらえる。
   →2:1の関係
(5)さらに温度が上がると、水役がミョウバンをおんぶする。
   →1:1の関係。

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