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冬休みの自由研究 雪の結晶を簡単に作ってみる

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冬休みは短いですが、自由研究などの宿題が出されることが結構あります。

その中でも雪の結晶を作って観察することは季節柄人気のあるテーマです。

実は今回行う方法なら真夏でも雪の結晶が観察できてしまいます。

準備する用具などはむしろ夏のほうが手に入りやすかったりしますから、夏休みのテーマとしても面白いかもしれませんね。

雪の結晶の観察は行うのは簡単なのですが、準備に少し時間がかかるかもしれません。

課題が出された時には早めに道具をそろえて取り組みたいものです。

では早速始めてみましょう。

準備する道具



雪の結晶を観察するために必要なものをそろえましょう。

◆用意するもの

・500mlのペットボトル
・発泡スチロールの箱(大きさは15㎝×16㎝×18cmくらい)
・ドライアイス
・ゴム栓(ペットボトルの口にぴったりとはまるサイズ)
・釣り糸(細いもの)
・消しゴム
・水
・軍手
・カッターナイフ
・ドライバー
・金づち

ペットボトルと発泡スチロールの箱はサイズ的に釣り合っていることが大切です。

◆ドライアイスの入手方法

・タウンページ

自分の近所の取扱店が出ているはずです。

スーパーやコンビニでは販売されていないので、配布されているものやネットのタウンページで探します。

・アマゾン

サイトにアクセスして検索窓にドライアイスと入れると結構見つかります。

・ケーキ屋さん、洋菓子店

顔なじみでないと頼みにくいですが、もし、親しくなっていたら聞いてみましょう。

・葬儀屋さん

24時間営業ですが、少し抵抗ありますね。

どうしても手に入らないときには最終手段として検討しましょう。

◆発泡スチロールの箱の入手方法

・近くのコンビニ

サイズが限られていますが、おいてあることもあります。

夏などのレジャーシーズンには多くのお店で売られています。

・釣具店

簡易クーラーボックスとして販売されています。

サイズも選べるはずですが、お店によっては扱っていない可能性もあるので、問い合わせてみましょう。

・アマゾン

ドライアイスと同じく発泡スチロールの箱、と検索すると多数ヒットします。

近所のお店にない時にはほかのものと一緒に取り寄せるとよいと思います。

◆ゴム栓

ペットボトルにぴったりのサイズはなかなか見つかりにくいものです。

・東急ハンズ

実験用品を扱っているコーナーを探すといろいろ見つかります。

・アマゾン

いろいろなタイプとサイズが見つかります。

ほかにも理科の実験用品を扱っているお店が見つかれば覗いてみるとあるかもしれません。

◆釣り糸

・釣具店

当然といえば当然ですが、細い糸が理想です。

0.8号位までが良いと思います。

理想的には0.3号くらいですが、透明のナイロン糸を選んでください。

最近はPEラインとか、金属ライン何てあるので間違えて買わないようにしてください。

川釣りの用品をメインに扱っているところならこの位の釣り糸は簡単に手に入ります。

海釣り用品は全般的に太い糸が多いので。

・釣り具サイト

・アマゾン

通信販売をやってくれるお店もあるし、大手でも応じてくれるはずです。

細いものはあまりないと思いますが、日曜大工店、ホームセンター、100均でも置いてある店もあるので覗いてみてください。


普通は手に入りにくそうなものでも、たいていはネットでそろってしまうので、まとめて注文してしまえば一度にそろってしまいます。

アマゾンだとあるものから別発送になったりしますからいぞぐ場合は注意ですね。

雪の結晶の作り方



◆準備

発泡スチロールの箱のふたにペットボトルが入る穴をあけます

まず、ふたの真ん中ににペットボトルの底をあてて、マジックでなぞって丸を書きます。

そして、その丸に沿ってカッターナイフで穴をくりぬきます。

釣り糸と消しゴムを取り付ける

次に50センチくらいに釣り糸を切って二つ折りにし、ホチキスなどを使って消しゴムを固定します。

釣り糸の真ん中くらいに固定します。

ペットボトルの中を飽和状態にする

ペットボトルの中に水を入れて、よく振ってから水を捨てます。

次に温かい息をペットボトルの中に吹き込みます。

ペットボトルにふたをする

ペットボトルに②で釣り糸と固定した消しゴムをおろして、釣り糸の両端をペットボトルの口から出します。

丁度、消しゴムが下に降りて糸がぴんと張った状態でゴム栓をします。

ペットボトルを発泡スチロールに入れる。

出来上がったペットボトルを発泡スチロールの箱の真ん中に入れて、周りにドライアイスを敷き詰めます。

このときに火傷をしないように必ず軍手を使用します。

ふたをしてペットボトルを固定します。

穴をあけたふたをして、ペットボトルの中を観察します。

観察の仕方



ペットボトルの上のほうから虫眼鏡で覗いて観察します。

◆結晶のでき方の観察

・2種類の結晶を観察する

主に雪の結晶は2種類の形に分類できます。

一つは

柱上のもの

もう一つは

樹枝状のもの

です。

・柱状の結晶ができる条件は?

ドライアイスで冷やす温度を調整することは難しいので、実験で変えることができるのはペットボトル内の水蒸気量を変えて実験します。

ph1.jpg
出典:http://tsurutsuru.jp/fushigi/fushigi1.html

・柱状の結晶ができる条件は

水蒸気量が少ないときは柱状になります。

・樹枝状の結晶ができる条件は?

反対に樹枝状の結晶が出来る時は水蒸気が多いときです。


初めはどちらの状態になるかわからないので、観察された結晶がどちらのタイプかを見て、次に行うときの水蒸気量を調整します。

もし、柱状の結晶ができたときには、次は水蒸気量が多くなるように、

最初に樹枝状の結晶が出来た時には次は少なくなるようにして観察してください。

実験するときの注意点



普通の氷と違ってドライアイスを扱うときには次のことに注意して実験を行う必要があります。

・素手で触らない(特に濡れた手で触ることは危険です)

・換気に注意する

・保存には専用の容器か団夏効果のある保冷ボックスを使う


素手でドライアイスを触ると凍傷になります。

それにドライアイスは二酸化炭素を出しているので運ぶときには密閉された空間で一緒に持ち込んで運ばないようにします。

今までドライアイスがはいいていた箱をあけてすぐにのぞき込むのは厳禁です。

大量の二酸化炭素で窒息する可能性があります。

保存は断熱効果のある容器に入れて回りをから遮断するとある程度持ちます。

ペットボトルに入れて保管すると発生した二酸化炭素で破裂することがあるので注意してください。


材料さえそろえば簡単に雪の結晶が観察できますし、冬休みや夏休みの自由研究としても面白い実験ですが、

手順やドライアイスの扱いにはくれぐれも注意してください。

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