氷はどの素材の上で早く溶けるのか

同じ氷でも、置く場所によって溶ける速さは変わる

氷を机の上に置いておくと、少しずつ溶けて水になります。

これは、まわりの空気や置いた場所から熱が伝わるためです。

では、同じ大きさの氷を、金属、木、プラスチック、布など、いろいろな素材の上に置いたら、どの素材の上で一番早く溶けるのでしょうか。

この実験では、氷の溶ける速さと、素材の性質との関係を調べます。

氷が溶けるとはどういうことか

氷は、水が冷やされて固体になったものです。

氷が水になるためには、外から熱を受け取る必要があります。

氷がまわりから熱を受け取ると、少しずつ溶けて水になります。

つまり、氷が早く溶けるかどうかは、どれだけ熱が氷に伝わりやすいかと関係しています。

素材によって熱の伝わり方が違う

物には、熱を伝えやすいものと、熱を伝えにくいものがあります。

たとえば、金属は熱を伝えやすい素材です。

アルミや鉄の上に氷を置くと、まわりの熱が金属を通して氷に伝わりやすくなります。

そのため、金属の上では氷が早く溶けることがあります。

反対に、木、布、発泡スチロールなどは、熱を伝えにくい素材です。

これらの素材の上では、氷に熱が伝わりにくくなるため、氷が溶けるのに時間がかかることがあります。

金属は冷たく感じるのに、なぜ氷は早く溶けるのか

金属を手でさわると、冷たく感じることがあります。

そのため、「金属の上に置いた氷は、なかなか溶けないのではないか」と考える人もいるかもしれません。

しかし、金属が冷たく感じるのは、手の熱が金属にすばやく奪われるからです。

金属そのものが特別に冷たいわけではありません。

室温の金属は、まわりの温度とほぼ同じです。

金属は熱をよく伝えるため、室内の熱を氷に伝えやすくなります。

そのため、金属の上では氷が早く溶けやすいのです。

実験で調べること

この実験では、同じ大きさの氷を、いろいろな素材の上に同時に置きます。

そして、どの氷が早く小さくなるか、どの氷が最後まで残るかを観察します。

比べる素材としては、次のようなものが使えます。

アルミトレー
金属のスプーンや金属板
木のまな板
プラスチックの皿
陶器の皿
布やタオル
発泡スチロールの皿

自由研究としては、熱を伝えやすそうな素材と、熱を伝えにくそうな素材を組み合わせると、結果がわかりやすくなります。

実験の準備

用意するものは、同じ大きさの氷、調べたい素材、時計、記録用紙です。

氷は、できるだけ同じ大きさのものを使います。

家庭用の製氷皿で作った氷を使うと、形や大きさをそろえやすくなります。

実験する場所は、直射日光が当たらない室内がよいでしょう。

日なたと日かげが混ざると、素材の違いではなく、日光の当たり方の違いで結果が変わってしまいます。

基本の実験方法

まず、調べたい素材を机の上に並べます。

次に、それぞれの素材の上に、同じ大きさの氷を1個ずつ置きます。

氷を置いた時刻を記録します。

そのあと、5分ごとに氷の様子を観察します。

氷の大きさ、溶けた水の量、完全に溶けた時刻などを記録します。

観察するときのポイント

観察するときは、ただ「溶けた」「溶けていない」だけでなく、変化の様子をくわしく見るとよいです。

たとえば、次のような点を記録できます。

最初に水が出てきたのはどの素材か
氷が早く小さくなったのはどれか
最後まで氷が残ったのはどれか
素材の上にできた水の広がり方
氷がすべるか、同じ場所に残るか

写真を撮っておくと、あとで自由研究としてまとめやすくなります。

予想の立て方

実験の前には、どの素材の上で氷が早く溶けるかを予想します。

たとえば、「金属は冷たく感じるので、氷は溶けにくいと思う」と予想してもよいです。

または、「金属は熱を伝えやすいので、氷が早く溶けると思う」と予想してもよいです。

大切なのは、予想が当たることではありません。

自分がなぜそう考えたのかを書き、結果と比べることが自由研究では大切です。

結果のまとめ方

結果は表にすると見やすくなります。

素材	5分後	10分後	完全に溶けた時間
アルミトレー	かなり溶けた	小さくなった	○分
木のまな板	少し溶けた	まだ残った	○分
布	あまり変化なし	まだ大きく残った	○分

完全に溶けた時間を比べると、素材による違いがわかりやすくなります。

考察のポイント

考察では、氷が早く溶けた素材と、なかなか溶けなかった素材の違いを考えます。

金属の上で早く溶けた場合は、金属が熱を伝えやすいため、氷に熱がよく伝わったと考えられます。

布や発泡スチロールの上で遅く溶けた場合は、熱が伝わりにくく、氷に届く熱が少なかったと考えられます。

このように、氷の溶け方を見ることで、素材ごとの熱の伝わりやすさを調べることができます。

実験するときの注意

氷が溶けると水が出るので、机がぬれないように下にトレーや新聞紙を敷いておくと安心です。

また、電気製品の近くでは実験しないようにします。

床に水がこぼれるとすべりやすくなるので、実験後はすぐにふき取ります。

まとめ

氷は、置く素材によって溶ける速さが変わります。

その違いは、素材ごとの熱の伝わりやすさと関係しています。

金属のように熱を伝えやすい素材では、氷に熱が伝わりやすく、早く溶けることがあります。

木、布、発泡スチロールのように熱を伝えにくい素材では、氷が溶けるのに時間がかかることがあります。

身近な素材の上に氷を置くだけで、熱の伝わり方を調べる理科の実験になります。