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学習のポイント

氷はなんで水に浮くの?

福井県坂井市立三国中学校・月僧 秀弥

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 氷が浮かんだよく冷えたジュース、おいしそうですね。水に氷が浮かぶのは、当たり前に思える現象です。ところが、この現象が,科学の世界では当たり前ではないのです。液体に、固体が浮くというのは、科学の世界ではとても珍しい現象です。

 ●学習のポイント

 (1)水が氷になる時,体積が増えることを実験して調べてみよう。

 藤原先生が、「水は氷になるとき、体積が9〜10%も大きくなるからよ」と言っていますね。水が凍るときに体積が増えることは、自分で調べることもできます。ペットボトルに半分くらい水を入れ、マジックで線を引きます。ふたをしないで冷凍室に入れてどれぐらい体積が増えるか実験してみましょう。

 缶ジュースやペットボトルのジュースを開けないで冷凍室で凍らせてみると、缶が膨らんだり、ペットボトルが膨らんだりします。時には缶が破裂してしまうことがあります。水が岩の間に入り込んで凍ると、岩が割れてしまうこともあります。風化と呼ばれる現象です。岩がぼろぼろになって崩れるときにも水が働いているのです。水が凍り、氷になるときの力の大きさを感じることが出来ます。

 (2)どんなものが水に浮かぶのでしょうか。水に浮かぶものを探してみましょう。探したら、実際に水に浮かべて、水に浮くものの共通点や水に沈むものの共通点を探ってみましょう。

 浮くのは軽いもの。重いものは沈む。そう感じますが、そんなに単純でしょうか。軽い、重いとは何と比べてでしょうか。重い鉄や粘土は、固まりのままでは水に沈みますが、船のような形にすれば、浮くこともあります。

 藤原先生は氷が浮く理由について、「同じ体積で考えると、氷の方が水より軽くなる」と説明しています。重さだけでなく、体積も関係がありそうですね。

 記事の中には、食用の油を凍らせて固体の油を作ってみる、と書かれていて、固体の油が沈む写真も載っていますが、皆さんの家にあるもので、液体と固体の両方を実験できるものはそれほど多くありません。中学校の理科の授業では液体のロウに固体のロウを入れ、浮き沈みを確認する実験を行います。油と同じように、液体のロウに固体のロウが沈む様子を見ることができます。水など一部のものをのぞいて、身の回りにあるほとんどの物質は、このロウと同じように固体は液体に沈みます。

 (3) 地球上に見られる氷を調べよう。そして、浮かぶ氷を探してみよう。

 地球上にもいろいろな氷があります。南極の氷と北極の氷はどう違うのでしょうか。地球上の氷を探してみよう。そして、どのようにできているか調べてみよう。

 地球上にはたくさんの氷があります。すぐに南極や北極の氷、流氷や氷河を思い浮かべることができるのではないでしょうか。南極の氷は南極大陸の上にあるので、浮かんでいる氷ではありません。北極は海に浮かんでいる氷です。冬になると北海道の海岸に来る流氷も水に浮かぶ氷です。

 (4) 水の性質を調べてまとめてみよう。

 水は凍る時に膨張するという性質、そしてその時の力がとても大きいことを学びましたね。身近な水ですが、意外な性質に感じたのではないでしょうか。水には他にも4℃で最も密度が小さいという不思議な性質があります。本やインターネットを探すと、他にもいろいろな水の性質を学ぶことが出来ます。水の性質について調べてまとめてみましょう。

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