金属は水などに比べて熱による体積変化が小さく、生徒の実感が生まれにくいと感じます。今回は球膨張試験器を活用し実験を考えます。
金属の熱膨張がわかる実験
この実験器具は、金属球と２つの金属の輪からなります。一方は金属球より内径が微かに小さいため、球は通りません。
他方は金属球より微かに大きく通り抜けることができます。
①輪を温める
まず、通り抜けない方の金属の輪を熱します。十分に熱した後、金属球を通すと・・・
ドキドキ・・・
おー！通り抜けました！熱することで輪が大きくなったことがわかりました。
②球を温める
次に金属球を熱します。すると・・・
通り抜けていたはずの輪につっかえました。金属球が熱によって体積が増えたことがわかります。
③熱した鉄球を水につけると・・・
金属の輪も金属球も実験で熱した後は必ず水に浸けてください。水につけた瞬間に
ジュワー！
っとすごい勢いで周りの水が沸騰します。これを見たら、熱した金属の危険性が子どもたちにと伝わるはずです。必ず実験ごとに水に浸けさせるのを忘れないでください。
これらの実験から金属は熱すると体積が増えることがわかりました。では、冷やすとどうなるのでしょうか？やってみましょう。
④球を冷やす
これは100均に売っているコールドスプレーです。手軽に物資を冷やす時に重宝します。
まずは金属球を冷やしてみます。
氷の球です。実はやってみても、なかなか小さい方の輪を通り抜けてくれませんでした。成功した方もいるそうですが、冷えが足りないのかうまくいきません。仕方がないので逆に大きい方の輪を冷やすことにしました。
⑤輪を冷やす
2分ほど冷やしたところ
つっかえたー♩
いやー、やっぱり実験がうまくいくと嬉しいですね。言葉で説明するだけなら簡単ですが、子どもたちには実験を通して確かめる喜びを感じさせてあげたいと思いました。