食塩水や砂糖水の水溶液の濃度が違うと凍るまでの時間が違うのかという実験をしていたとき、凍っていない試験管を振って水に刺激・振動を与えたら一瞬で凍ってしまいました。

調べてみたら過冷却現象といい、液体が凍らないまま本来の凍る温度よりも低い温度まで冷やされた状態のことをいい、液体に刺激を与えると一瞬で凍ってしまうことが分かりました。

氷の実験をしていたら、たまたま、この過冷却現象を体験したので自分で再現してみたいと思います。

自分で過冷却現象を作って、水が凍る瞬間を観察してみようと思います。

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難易度 ふつう
対象 小学校4年生以上
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テーマ 実験
費用 200円

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水が凍る瞬間を見ることができる実験なので子供も興味を持ち、楽しく実験することができます。

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用意する道具

【水道水を使った実験に必要な道具】

材料 分量・
個数
プラスチック製
コップ
1個
試験管 1本
かき氷機
または
アイスピック
1つ
150g
20g

実験を行なうときは、水道水を使って行ないますが、あとでも紹介しますが今回は水では実験が上手く行かなかったので食塩水を使って実験を行ないました。

【食塩水を使った実験に必要な道具】

材料 分量・
個数
プラスチック製
コップ
1個
10g
計量器 1個
スプーン 1本

水道水を使った実験で上手く行かなかったときに、食塩水を使って実験したので、追加で使用したものをリストにしました。

まずは、水道水を使って水が凍る瞬間を見ることができる確認し、できないときは食塩水を使って実験をするといいです。

水が凍る瞬間を見る実験

氷を粉砕する

かき氷機やアイスピックを使って氷を細かくします。

家にかき氷機があったので、今回はかき氷機を使って氷を細かく砕きます。

砕いた氷です。

ここまで細かくしなくても大丈夫だと思いますが、氷を小さな粒にすることで、試験管の周りを氷が覆うことができます。

コップに粉砕した氷を入れる

粉砕して細かくした氷をプラスチック製コップの7割程度まで入れます。

食塩を入れて混ぜる

細かくした氷を入れたコップの中に大さじ1の塩を入れます。

スプーンやお箸を使って氷と塩を混ぜます。

これで試験管を冷やすための寒剤ができました。

今回は、水を入れる必要はありません。

試験管に水を入れる

4ccの水を試験管に入れます。

コップに試験管を入れる

塩と氷が入っているプラスチック製コップに水を入れた試験管を入れて、3分から5分ほど経ったら試験管を抜きます。

試験管を氷から取り出すときに刺激を与えると凍ってしまうのでゆっくりと抜きましょう。

水で過冷却状態を作ろうとしたけど失敗

水を過冷却状態にするために、氷の中に4分入れて取り出しましたが凍っていました。

別のコップに水道水を入れて試験管の氷を溶かします。

次は時間を変えて試験管を取り出しました。

3分:凍ってしまった
2分30秒:過冷却状態にならなかった
2分:過冷却状態にならなかった

水で過冷却現象を再現しようとしましたが、今回の実験では失敗しました。

そこで、次は食塩を水に混ぜた食塩水を使って過冷却現象を起こそうと思います。

食塩水で水が凍るところを見る実験

濃度10%の食塩水を作る

コップに食塩10gを入れて、水道水100ccを入れた食塩水を作ります。

食塩水を試験管に2cc入れる

計量器にコップを置いて2cc(2g)の食塩水を入れて、それを試験管に移します。

氷の中に食塩水が入った試験管を入れる

氷と塩が入っているコップに食塩水を入れた試験管を入れて、3分30秒から4分の間に試験管を取り出します。

取り出した試験管を振ると凍る(動画)

3分30秒ほどで取り出した試験管は、中に入っている食塩水は凍っていない状態でした。

試験管を振って刺激を与えると一瞬で凍りました。

何度か実験を繰り返しましたが、水道水よりも食塩水で実験したほうが上手くいくようです。

食塩を混ぜた氷の氷水(寒剤)の温度をはかったら-12℃でした。

0℃以下でも凍らないのはなぜ?

水が凍る温度を凝固点といいますが、凍る温度以下になっても凍らないことがあります。

それは、ゆっくりと静かに冷やすことで凍る温度になっても凍らずにさらに低い温度になります。

この状態のことを過冷却といいます。

過冷却状態の水に刺激を与えることで、それを核として氷が結晶となり、凍っていきます。

今回の実験でもわかったように、過冷却をコントロールすることはできませんが、上手に過冷却状態を作り出すことで水が凍る瞬間を見ることができます。

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まとめ

水道水で過冷却状態を作り出そうと思って冷やす時間を変えながら、繰り返し実験を行ないましたが水道水で過冷却状態を作り出すことができませんでした。

そこで、濃度10%の食塩水を使って過冷却状態を作り、水が凍る瞬間を見ることができました。

私の場合、かなり高い確率で過冷却状態を作り出すことが出来ましたので、水道水で作れないときには食塩水で試してみるといいかも知れません。

 
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暑くなってくると水やジュースを凍らせて、飲み物の中に入れて冷たくして飲みますよね。 何気なく氷をコップの中に入れて飲んでいますが、氷は水の中に「浮いていますか?」「沈んでいますか?」と聞かれてパッと答えられますか。 実際 […]

氷の自由研究!100℃のお湯に水道水や氷を入れたら何℃になる?

アイスコーヒーやアイスティーを作るとき、熱いコーヒー・熱い紅茶に氷を入れて冷やして作ります。 沸騰させた100℃のお湯に氷を入れて冷やしたら、お湯の温度は何℃になるのでしょう。 例えば、100℃のお湯に0℃の同量の水を入 […]

卵の殻を溶かそう!スケルトンたまごを作ってみた|画像・実験方法・まとめ方

自由研究の実験テーマとして、子供が「透ける卵」を作りたいということで「透ける卵?」と思いましたが「スケルトンたまご」のことでした。実験するのに、台所にある材料だけでできる手軽さもあり作ってみました。実験方法が簡単なのでい […]

小学5年生におすすめの自由研究テーマ15選!実験・工作・社会・天気など

自由研究テーマの選び方について簡単なものから、1日でできるもの、1週間や2週間と期間が掛かるものもあります。簡単ですぐにできるものを選ぶ子供もいますが、実験・工作・社会・天気など興味があることについて調べる子供も多くいま […]

シュワシュワと泡が出るバスボムの作り方|自由研究実験のまとめ方

家のお風呂には買ってきた入浴剤を毎日入れていますが、買い忘れてしまったときに子供から「入浴剤が無いと嫌だ」と言われることがあります。色々な入浴剤を買っては楽しんでいますが、子供が自分で作った入浴剤を作りたいと言ったとの自 […]

塩の結晶の簡単な作り方と実験レポートのまとめ方

夏休みの自由研究で理科実験をテーマに何をしようと考えていたとき、簡単にできる塩の結晶を作ってレポートをまとめてみようと思いました。モールとかを使って塩の結晶作りをしてもいいと思いましたが、塩の形を知るための実験にしようと […]

ビタミンCが含まれているかを調べる自由研究の考察・結果・まとめ方|小学生向け

食べ物や飲み物などに含まれているビタミンCは、私の身体を健康にしてくれる栄養素だと親によく言われます。特に風邪を引いたりして、体調を崩しているときはビタミンCが多く含まれているアセロラジュースやほっとはちみつレモン、ゆず […]

塩の浮き沈みで使った野菜・果物の密度を調べる|中学生自由研究

自由研究テーマで塩を使った浮き・沈みの科学実験を行ない、野菜や果物など塩分濃度によって浮いたり・沈んだりすることを確認できます。小学生なら「浮き」「しずみ」を観察して実験結果をまとめればいいですが、中学生は密度について調 […]

ペットボトルを使った物の浮き沈み実験|不思議な水族館を作ろう

さて、夏休みの自由研究の宿題に何をしましょう。時間や日数が掛かる実験を好まない子供も多いと思います。工作の要素も含みつつ、科学実験の要素もある自由研究テーマって何かないかなぁと思い探していました。子供が暑いからとジュース […]

簡単手作り!洗濯のりを使ったスーパーボールの作り方|かなり弾みますよ

子供部屋の整理をしていたら、懐かしいスーパーボールが出てきました。子供が幼稚園の頃、スーパーボールを使って部屋の中で弾ませながら遊んでいました。それを、思い出しながら子供と一緒にスーパーボールを投げて遊んでいたら、開いて […]

自由研究に便利な市販の実験・工作・観察キットのメリットと注意するポイント

自由研究の市販キットが夏休みになると書店にコーナーが設けられ、自由研究本も含めて実験や工作などのキットがたくさん並びます。ソーラー電池を使ったものや指紋採取など、子供が興味を持つ市販のキットがあり、利用したことがあるとい […]

氷の研究・科学実験!水溶液【食塩水・砂糖水】が凍るまでの時間と濃さと溶け方の関係

夏の暑いときにはアイスやかき氷を食べますし、飲み物には氷を入れて冷たくして飲みますよね。 氷にはいろいろなものがあり、身の回りにある冷たい氷には様々な性質があります。 冷蔵庫にある普通の氷と、キッチンにある砂糖と塩を使っ […]

年表の作り方|歴史・日本史・世界史・自分史などのテンプレート

年表を作るときに日本史や世界史などの歴史に関することや自分史のようなものがあります。歴史の年表作りは、勉強するためにも自分で作ると歴史の流れや関係性・相関関係などが分かりやすくなります。自分年表を作るのであれば、自分が生 […]

氷の科学実験!食塩水と砂糖水の凍り方を比べてみよう

自由研究のテーマで氷を使った実験をしてみたいと思いましたが、どんな科学実験があるかなぁと考えたときに水以外のものを凍らせてみようと思いました。 冷蔵庫で氷を凍らせることはありますが、他のジュースやコーヒー・スポーツドリン […]