ものの体積と温度

空気を温める(4年)
4年生で行った空気を暖める授業の様子です。
みんなで楽しみながら、気体をあたためる学習をしました。
この子たちは、この学習の前に空気の性質の学習をしてあります。
空気が分子でできていること、
分子と分子の間はすきまがあることなどなどです。
(仮説社「もしも原子が見えたなら」使用)

問題1



「フラスコの中には何が入っているの」
「空気」
今日は空気の実験をします・・・
図のような実験装置を作って、フラスコを手で温めると、
ビニール管の先はどうなりますか。
① 空気(あわ)が出てくる
② 水がすいこまれていく
③ 変化がない
(フラスコはよくかわいたものを使いましょう。)
手で温めただけじゃ歯にも起きないんじゃないかなぁ。
きっとあわが出てくると思うよ
何となく水が入っていくと思う

そんな話し合いから授業は始まりました。
最初は、順番に温めようと
「最初は○さんから」
「○さんビニール管を持って」などといっていた子どもたち最後はみんなでフラスコを温めて観察しました。

結果

2番目の実験です


図のような実験装置で、フラスコをお湯で暖めて温度を上げると、ビニール管の先はどうなりますか。
① 空気(あわ)が出てくる
② 水がすいこまれていく
③ 変化がない
(フラスコはよくかわいたものを使いましょう。)
先ほど実験をやってあるので、今度は自信があるようです。
結果はどうなるでしょう。

結果

今使ったフラスコを水の中に入れたら



「では、今使ったフラスコを水の中に入れたら、
ビニール管の先はどうなるでしょう。」
というのが次の実験。(左図)


予想してみて下さい。

① 空気(あわ)が出てくる
② 水がすいこまれていく
③ 変化がない

結果

水満杯競争
温めて日安を繰り返して、ビーカーの中に水を満杯にする競争をした。
注:この実験では、実際は、2回目以降は空気の膨張ではなく、
水が蒸発して水蒸気になるために気体が出てくる影響【水蒸気圧の影響】の方が大きい。そこで、
昔は水と空気をビーカーの中に入れて暖め、中に挿した側ガラス管の先から噴水を作る実験があったが、
空気の膨張とちがうということで削除された。)


実験4
空気温度計
こんどは、ゴム栓に1mのガラス管をさしたものを用意する。
フラスコの中に色水を三分の1程度入れて、そこへゴム栓をつける。
ガラス管の先は水の中に入るようにする。
また、ガラス管の持ち運びは、横に力がかかると割れやすいので、立てて運ぶように、また立てて使うように注意した。
でも、子どもたちはどうしても先まで水を届かせたくて、斜めにしてみる班もあった。
最初からビニール管をつけて、こぼれ出てくるのを調べた方が安全のためにはいいかもしれない。

手で温めると、水が上に登っていく。

お湯で温めると、きっと水が上にのぼっていくだろう。ということでお湯を用意して温めてみる

色水を上まで届かせようと色々工夫をする。

水の量が大きすぎて余り上がらない班があったりしたが、
これは次の時間の水を温めたときの学習につながる。
そこで再度どうしたら高く水が上がるか考えさせようと思う。

授業の評価は、
とてもおもしろかった 30名
少しおもしろかった 0名
ふつう   1名
つまらない 0名
まるでつまらない 0名
            と、とても良かった。 

 「空気を温めて温度を上げると、どうなるの。」
と言うと、「空気が増える。」という回答も何人かからかえってきた。
温めると、空気が増え、冷やすと無くなってしまうということではない。
体積は増えるけど、空気が増えたり減ったりするのとは違う。
そこで、以下のような、空気の膨張の説明をする。
空気というのは、とても小さな原子という粒がいくつか集まった分子という粒でできています。
分子と分子の間はすきまが空いています。
一つ一つの分子は、とても早く動き回りぶつかったり、はねかえったりしています。
空気の温度を上げると、この分子の動きが早くなって、
ぶつかる回数が多くなり、分子が押しのけあって隙間がおおくなるのです。
そして、ホースの先から空気が押し出されてくるのです。