水の温まり方

平成１７年度夏休み自由研究

水の暖まり方

僕は、小学校の時の理科の実験を思い出しました。水を黒、白、透明の紙コップに入れ、同じ時間日に当て、水の温度差を測る実験です。結果は、黒い紙コップの水が最も温度が高かったのですが、水の量を変えたならば、同じ紙コップでも温度が変わるのじゃないかと考えました。それを実験してみることにしました。

プラスチックコップ４個

温度計２本

（左・水温計測用温度計右・気温計測用温度計）

おそらく、水の少ないプラスチックコップの方が、量が少なくて速く暖まるため、他のプラスチックコップに比べて暖かくなると思う。

また、日光に当てていたプラスチックコップの方が、影においたプラスチックコップに比べて日光のエネルギーをふんだんに浴びるため、温度が高くなると思う。


日なた	日かげ

１，透明コップ４個にそれぞれ量の違う同じ温度の水を入れる。
１・３本目：１ｄｌ
２・４本目：２ｄｌ

２，朝から晩まで全ての透明コップを同じ時間外気にさらし、透明コップを十分にあたためる。

３，１本目、２本目は直射日光に当て、３本目、４本目は日光に当たらないようにする。

４，同時に、透明コップを置く場所の近くに温度計をつるして温度を採る。（葦簀の中が理想的）

５，その後それぞれの透明コップの水に温度計を差し、温度の差を調べる。

６，同時に、透明コップに水を入れた時から水の温度を調べるまでの気温の変化を採っておく。

時刻と水の温度の関係を表に表してみました。

また、上の表をグラフにしてみると、こうなりました。

「気温で水をあたためる時に、水の量によって温度の上がり方が違う」という予想を立てました。実験の結果、予想は当たらず、水が周りの温度で暖まる時はいくら水の量が違っても温度の上がり方に全く差がないことが分かりました。

このことについて僕は、「周りの温度による水の暖まり方は、水入りビーカーをバーナーで熱する場合と大きく違い、全ての水にまんべんなく熱が伝わる。」と考えました。

「日光に当たっていた水の方が、日光に当たっていなかった水に比べ良く暖まる」という予想を立てました。予想は当たり、日光に当たっていた水の方がよく暖まりました。

このことについて僕は、「日光の暖かいエネルギーを直接浴びて暖まった水は、日光の暖かいエネルギーが他の物に浴びせられてから、その熱エネルギーを間接的に浴びた水と比べて、『直接浴びる』ことと『間接的に浴びる』ことの大きな違いがあるからここまで大きな差が出たのだ。」と考えました。

「水の量を変えても、周りの温度による蒸し器のような暖まり方では、これといった変化が見られなかったのならば、やはり色によって温度を変化させるしか方法がないのではないか。」ということで、同量の水に色を付けて同様の実験をしてみたい。

「日光の暖かいエネルギーを直接浴びれば暖まりやすい。」ということだったが、今回の実験では、日光に当てなかった物と比べても、あまり変化がなかった。だから、もっと確かめてみたい。

日かげの水の温度と、温度計の目盛りの温度に大きな誤差があった。温度計も影ではかったのに、ずいぶんと差ができた。もう一度計り直してみたい。

僕は、「温度の変わり方は同じ物なら同じ一定の変化をする物だ。」と考えていまし
た。しかし、それは覆されました。水は日で直接フライパンのように熱した場合と、間接的に周りの温度で蒸し器のように熱した場合とで全く違う温度変化をしました。これこそ「身近な不思議」だと思いました。