自由研究で水を一瞬で凍らせる実験方法をご紹介！過冷却の仕組みとは？
暑い日が続く夏休み。
自由研究はひんやり涼しい実験を望まれている方がおられるのではないでしょうか。
今回は、自由研究で水を一瞬で凍らせる実験方法、成功されるポイントや注意点を伝授します。
水を一瞬で凍らせるためには、過冷却の仕組みを利用します。
この過冷却の仕組みについても詳しく解説していきます。
アナ雪のエルサになった気分で、水を一瞬で凍らせてみましょう！
Contents
過冷却の仕組みとは？
水を一瞬で凍らせるこの実験方法は、中学で習う過冷却の仕組みを利用したものです。
過冷却は自然界の雨氷、霧氷、樹氷もそうです。
過冷却とは、水をゆっくり衝撃を与えず冷やし、温度が0度以下になっても凍らない状態のこと。
水の状態(液体)では、粒子が散らばっています。
氷の状態(個体)では、粒子がきれいに配列しています。
粒子が散らばっているものがきれいに配列すると水が氷になります。
過冷却は、不安定な状態なので、衝撃を受けると一瞬で凍ります。
まるでアナ雪のエルサが魔法で凍らせたような現象がおきてしまうのです。
準備するものも少ないうえに実験方法もとても簡単です。
注意点もけがなどの危険性が低くて安全です。
水の3つの姿は、小学校４年生の理科で習い、中学になると水の分子について習います。
そのため小学生が行う場合はまとめ方に水から凍る瞬間の写真などを加えるとより分かりやすく伝わると思います。
そして過冷却について図鑑などで詳しく調べておくとより分かりやすく伝えられると思います。
自由研究で水を一瞬で凍らせる実験方法
実験をする際の注意点
この実験方法はペットボトルの水を4時間ほど冷凍庫で衝撃をあたえない！！
これが特に注意点です。
この注意点に気を付ける理由は、衝撃により凍ってしまうからです。
準備するもの
水を一瞬で凍らせる実験方法で準備するものは、ペットボトル、水、氷です。
水に色を付けてもとてもきれいです。
出来たものを食べたいときには、色づけはお勧めしません。
成功をさせるポイント
この実験方法の秘訣は、水道水を使うときは、2～3日置いてカルキ抜きをして真水に近づける事です。
そうすることで不純物が少なくなり実験が成功しやすいです。
サイダーやコーラでも出来ますが、砂糖や香料なども含まれているので0度より低くする必要があります。
水が凍る時は粒子が衝撃によって配列することで固まるので冷凍庫から出す時、衝撃を与えないことが一番重要です。
少しの衝撃でもすぐに凍ってしまいます。
失敗しても何回も繰り返し実験できるのがこの実験の良いところ。
冷やすときに氷に塩をまぶして冷やす方法も、見ながら慎重にできるのでお勧めです。
身近で簡単な実験方法でいえば、夏の自由研究ではできませんが寒い冬の日に車のウインドーのウォッシャー液を出しても一瞬で固まります。
これは準備するものは何もありません。
水は０℃になると凍ります。
注意点として衝撃を与えないことでゆっくり冷やすと-12℃くらいまで液体のままにできます。
大成功した体験談！
一つ大成功した作り方があります。
準備するものはサイダーのみです。
サイダーをしっかり振って２時間ほど様子を確かめながら冷やしてみました。
衝撃をあたえないように炭酸を少しづつ出します。
そしてもう一度蓋をして衝撃を与えたら、一瞬で凍りシャリシャリのシャーベット状になり大成功でした。
この作り方は簡単ですが、炭酸が膨らむので凍らせすぎ、時間がたちすぎると破裂してしまうので注意が必要です。
しかし水に比べて失敗の確率が低かったです。
自由研究を行う暑い夏にはこの実験は熱中症対策にもつながります。
自由研究で水を一瞬で凍らせる実験方法をご紹介！過冷却の仕組みとは？【まとめ】
水を一瞬で凍らせる作り方は、小学生なら高学年、中学生以上の自由研究にお勧めしたい実験方法です。
小学校低学年にはまとめ方がとても難しく感じます。
準備するものも少なく作り方も簡単ですが、過冷却の仕組みについて理解することがまとめ方のポイントになると思います。
過冷却は身近な所でも起きている現象ですが、理解するのが難しいです。
女の子が好きなアナ雪に近い現象なので、アナ雪を見た後に実験するととても感動すると思います。
夏の暑い日の自由研究として、好きな飲み物で過冷却を生かした実験をすると、美味しいシャリシャリのシャーベットができます。
失敗してももう一度冷凍庫に入れることで何度もやり直しできるのでくじけたり落ち込んだりも少なくなるのでお勧めです。
まとめ方は、水を一瞬で凍らせる実験は過冷却についてしっかり図鑑や図書館で調べたことをまとめることがキーポイントだと思います。
正直私も過冷却？？なんだったっけでした。
実験して失敗して注意点を見つけることで成功につながりました。
初めてみた人が試してみても成功できるようなまとめ方ができることがポイントです。