類似テーマのいろいろなアプローチ

同じテーマについてのいろいろな研究です

その1「氷」 （総評） 液体から固体へ・・・たったこれだけのテーマに、いろんなアプローチの仕方がありました。やってみて、曖昧なところ、このままでははっきりしないところなどに気がついて、実験の方法を工夫していった人も多いですね。どうやったら内容が上手く人に伝わるかを工夫した人もいます。テーマそのものに難易のレベルはあまりありません。シンプルなテーマでも自分でどれだけ工夫できるか、深められるかが、研究の価値を決めます。わたしたち研究者がもっとも重視するのは、オリジナリティ（独創性、創意工夫）です。 氷1：液体と氷について 氷2：どの液体が一番早く凍るか 氷3：とけにくい氷を作る 氷4：氷になりやすい色、成分 氷5：溶液の凍り方、溶け方 氷6：氷と塩でアイスキャンディーづくり 　 その2「菌」 （総評）私達の周りには、いろんな菌がありますね。カビが生えて困ったり、腐ったり、逆に食べ物に利用したり、研究材料としては奥が深いものです。ここでは、二つのアプローチを紹介しました。やってみてうまくいかないところがでてきたり、結果がはっきりしなかったりした時に、自分でどれだけ工夫できるかが、とても大事な点です。他にも、寒天でばい菌を培養した、手の汚れを調べる（６年）、パンに生えるカビの観察（５年）など、違った方向からの研究も興味深かったですね。（くまたろう博士談） 菌1：カビの研究 菌2：菌類のはたらきについて 　 人気テーマの紹介 他にも、何人かの人が少しずつ違う角度から挑戦した人気テーマが幾つかあったので、ご紹介します。他にもまだまだ取り上げきれないテーマがありました。（くまたろう博士談）

氷１ 液体と氷について　　６年（岩崎　りさ） 　 しょうゆ、料理酒、お茶などの液体をこおらせて、その結果をまとめた。

［目的］いつもなにげなく飲み物などに入れる氷を見て、すべての液体は氷になるのか疑問に思った。私の予想はどんな液体もぜんぶ凍る。

［実験と結果］いろいろな液体を冷蔵庫に入れて、一時間ごとに観察する。プリンカップを使用、液をカップの柄の線のところまで入れて増えた量も調べる。
（＊岩崎さんの凍結時刻のデータは一部省略した記述にしてあります。）

［まとめ］アルコールや食塩が多い液体は、一日冷蔵庫に入れても凍らない。ちなみに料理酒のアルコールは１４％で、ウィスキーは４５％だった。いつも、なにげなく使っている凍りも、いろいろな性質を持っている。
［資料］「ベスト教科書事典」自由研究学習資料

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氷2 どの液体が一番早く凍るか　　６年（Ｍ．Ｙ．） 　 ６種類の液体の中でどの液体が一番早く凍るか？ということを簡単な写真や絵、表でまとめた。

［目的］液体が凍るのには時間がかかる。一口で液体といってもたくさんあるがその中から６種類を選び、どのような液体が一番早く凍るのかを調べることにする。

［実験］水、紅茶、トマトジュース、食器洗い洗剤、しょうゆ、洋酒（ジン）を１００ｃｃずつ計り取り、プラスチックのコップに入れる。次にプラスチックのコップを小さなおぼんにのせて冷蔵庫に入れる。３０分間冷やす。取り出してみて、どれが凍ったか調べる。凍ったものは取り除いて、再び冷やす。３０分ごとに観察。５個の液体が凍った時点で実験終了。

［結果］（＊Ｍ．Ｙ．さんの変化のデータは省略した記述にしてあります。）

６０分後、水と紅茶は表面にうすく氷がはり、指で押すと簡単にわれた。トマトジュースはまわりから少しずつ凍っていた。指でくずすと簡単にくずれた。洗剤はでんぷんのりのような感じで、凍っている感じは全くなし。
１５０分後には水はこんな感じ、紅茶は少し違ってこんな感じで固まっていた。

しょうゆと洋酒は変化無く、トマトジュースはシャーベットのようなジュースの上にうすく氷がはっていて、指でつつくと穴が開く。洗剤は指をつっこんで引き上げてみると、ジェルかツノのようにピンと立った。
水は２４０分、紅茶は３３０分、トマトジュースは３６０分で完全に凍結。洗剤はゼリーを固めたようなものだが、１８０分前から変化が見られないので、３６０分で終了。
しょうゆは−７℃なのにまったく凍っていない。コップの外側には霜がついているのに
中はまったく凍らない。
翌日しょうゆと洋酒は液体のまま。

［まとめ］一位と二位は予想通り水と紅茶だった。トマトジュースと洗剤はとろっとしているので凍りにくく、五、六位と予想していたのが、サラサラしたしょうゆと洋酒の方が凍らなかった。液体が凍るのは液体のとろみなどには関係ない。

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氷3 とけにくい氷を作る　　５年（Ｅ．Ｋ．） 　 水にいろいろなものをとかしてこおらせ、その氷を室温２０℃ぐらいのところにおき、とける時間を計る実験をした。

［目的］水でふつうに氷を作るととても溶けるのが速いのでどうにか溶けにくくなる方法はないか。
（＊Ｅ．Ｋ．さんの測定結果は一部省略した記述にしてあります。）

［実験と結果１］水２５�Nに調べる物（塩、茶色のさとう、小麦粉、カレー粉、レモン汁、しょうゆ、酢、牛乳、洗剤、油、アルコール）をティースプーン１杯いれ、よくとかす。カップゼリーの入れ物に入れ、冷凍庫で約一時間冷やす。同じところにできた氷を置いて、溶ける時間を計り比べる。
室温約２０℃で、どれも溶けるまでに１時間以上かかっている。油とアルコールだけ３０分少々。小麦粉とカレー粉は下にたまってしまった。
溶けにくい順に、砂糖、牛乳、す、レモン汁、しょうゆ・・・・。砂糖が一番溶けにくかったので、糖分を多くすれば溶けにくいかも知れない。

［実験と結果２］溶けにくい物１位から５位までに入れたものを多くする。ティースプーン３杯いれ、砂糖以外にカルピスも作る。
６時間１５分冷やした。
実験結果、どれも溶けるのに２時間前後かかった。冷却時間によっても溶けにくくなるようだ。溶けにくい順に、牛乳、レモン汁、酢、砂糖、しょうゆ、カルピス。

［まとめ］氷を作る時間により、溶け方が違った。入れるものによって溶け方が違った。
氷を作る時間を変えたら、順位が変わってしまった。予想はけっこう外れてしまったが、氷の実験は奥が深い。

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氷4 氷になりやすい色、成分　　５年（Ｍ．Ｔ．） 　 オレンジジュース、絵の具入り水などをこおらせて、どれがこおりやすいか調べた。

［目的］僕は毎日アイスを食べる。いつも同じ種類がこおっていて不思議だ。オレンジジュース、絵の具入り水などをこおらせて、どれがこおりやすいか調べた。
僕は色に関係あると思う。黒は熱を吸収する。白は反射するから温度が低い。ということは白がこおりやすいと思う。

（＊Ｍ．Ｔ．さんの測定結果は一部省略した記述にしてあります。）

［実験と結果１］それぞれのタッパーに同じ分量の１００％オレンジジュース、１００％リンゴジュース、１００％ブドウジュース、こい塩水、うすい塩水、水をいれ、冷蔵庫の中に入れて一時間ごとに記録を取る。
水は４時間で完全にこおり、６時間後ジュース類はかなりこおった。うすい塩水はだいたいこおり、濃い塩水は表面だけこおった。２１時間後、濃い塩水はまだ完全にこおっていなかった。
ジュースはどれも同じぐらいでこおり、その氷はやわらかい。いろいろな物が混じっているからだろう。

［実験と結果２］ほぼ同じ分量の絵の具をタッパーの中に入れて、水を５０ｃｃいれる。よくかき混ぜて、冷蔵庫の中に入れて一時間ごとに記録を取る。
１時間後、白と青はだいたいこおり、緑と黒は少しこおった。赤と黄色は表面だけこおった。２時間後赤以外はこおる。　

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氷5 溶液の凍り方、溶け方　　５年（鈴木英里子） 　 どれが一番早く凍るのか、とけるのか、調べた。

［目的］どれが一番早く凍るのか、とけるのか、調べた。
（＊鈴木さんの測定結果は一部省略した記述にしてあります。）

１）冷凍庫に入れで１０分ごとに様子を見る。
１時間で砂糖がかたまりはじめ、２時間３０分程ですべて固まった。固まる順は砂糖、コショウ、水、塩、酢、しょうゆ。
２）冷凍庫から６つのコップを取り出し、つくえの上において観察。
３分後しょうゆが少し溶け始め、２０分後全部が溶け始め、５０分後にはほとんど溶けている。しょうゆ、コショウ、水、お酢、塩、砂糖の順で溶ける。

［！］ところが、この結果は大失敗。理由はしょうゆと酢は水１に対して、しょうゆ１、酢１という分量で行ったため、他のものよりも倍の量になってしまった。ということは、こおる速さが遅いのではないか・・・という疑問がでてきた。ということで、再挑戦することにした。

［再実験と結果］コップに同じ量の水１００ｃｃ（しょうゆと酢はその半分の５０ｃｃ）を入れる。次に水に塩、砂糖、しょうゆ（５０ｃｃ）、酢（５０ｃｃ）を入れる。この時、砂糖と塩は飽和溶液にした。コショウはもともと水に溶けないのでやめた。　
１）冷凍庫に入れる。
４５分後、それぞれに変化なし。ただし、指を入れたらすごく冷たかった。
１時間半で酢と水の表面に氷がはった。　
３時間４０分後塩以外のものはこおっている。しょうゆはまだ完全にこおっていない。　砂糖と酢の水は水の氷よりやわらかい。塩はまったくこおらない。　
２）どれが一番早く溶けるか。
４０分後全部が溶け始め、その中でもしょうゆが一番溶けている。１時間後しょうゆがすべて溶けた。他もかなり溶けている。２時間後全部が溶けた。

［まとめ］飽和食塩水は最後までこおらなかった。　
一回目の実験では塩水はこおった。塩が少なかったために、水と同じような結果になってしまったのではないか。砂糖水の氷は他のこおりに比べてやわらかい氷だった。しょうゆがこおりにくかったのは塩分が多いからかな。実験をするときは飽和溶液にしないと正しい結果がでないということがわかった。

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氷6 氷と塩でアイスキャンディーづくり　　５年（Ｍ．Ｙ．） 　 氷と塩をまぜて温度をはかってどこまで温度が下がるか？とか、ジュースを試験管に入れて、氷らせてみたり、氷と塩を作って実験した。

［目的］自分の家で氷と塩で簡単にアイスキャンディーが作れる実験があると知ったので、作ってみようと思った。氷と塩をまぜて温度をはかってどこまで温度が下がるか調べた。
（＊Ｍ．Ｙ．さんの測定結果は一部省略した記述にしてあります。）

［実験と結果１］氷に食塩をまぜたら、氷の温度はどのくらいになるか測ってみる。

室温２８℃、氷の温度−８℃、氷りに５０ｇの食塩をまぜて温度を測る。
５分後、−１６℃まで下がり、それより下がらなかった。ボールに霜がびっしり付き、温度はぐんぐん下がって、あっという間。２分３０秒ぐらいから、ボールのそこに水がでてくる。氷が水になるときの温度は０℃なのに、ほぼ−１５℃くらいの時に、水が出始めてきたのには驚いた。

［実験と結果２］

１）１にさらに２０ｇの塩をまぜたら、ボールの温度はどうなるか。
さらに下がると予想したが、氷の温度に変化はなかった。そのかわり、ボールの中には氷から、さらにたくさんの水がでてきた。氷の温度は−１６℃のままだった。氷が水になるのは０℃なのに、−１６℃のままだなんて、とても不思議に思った。　

２）さらに２０ｇ追加しても変化しない。これ以上下がらないのでは。

［実験と結果３］

試験管の中に長さ１／３ぐらいまでの水道水を入れて、氷と塩のボールの中につけてみる。３分で−１．２℃で、そのまま５分まであまり変化がない。試験管を上げてみたら、底の方にしっかり固まった氷があった。試験管の水の入っている高さまでは、内側のガラスに氷がうすくついていた。

［実験と結果４］

牛乳、しょうゆ、１００％オレンジジュースを氷らせてみた。実験３のボールの温度は−７℃。１０分たっても氷らない。
カルピスは５分で試験管の内側に氷がついてきて、１０分で底やガラスの内側にも厚く氷がついてきた。中心はまだ。３０分位おくと、割り箸で試験管から持ち上げられるくらいに氷った。美味しいアイスキャンディーができた。

［まとめ］

塩を入れただけで−１６℃に下がるなんてとてもおどろきだった。
この実験のように二つのものを混ぜ合わせて、温度を低くするものを寒剤という。水＋塩、ドライアイス＋アルコール、雪＋水酸化ナトリウムをまぜた寒剤などがある。ドライアイスとエーテルでは、最低温度が−７７℃にもなるそうだ。

［資料］「やってみよう　なんでも実験」vol.1　日本放送出版協会
たばこと塩の博物館　塩の楽しい実験　自由研究ヒント集

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菌1 カビの研究　　６年（水田　淳子） 　 リビング、お風呂場、冷蔵庫、ベランダにパンをおき、どこのパンが一番先にカビが生えるか調べた。

［目的］母はパンを冬は台所のたなの上においてあるのに、夏になると冷蔵庫に入れる。カビが生えるからだ。冷蔵庫に入れないとどのくらいでカビが生えるのか、また、環境によってちがうのか調べた。

［実験］（＊水田さんの資料は一部省略した記述にしてあります。）

｛リビング、ベランダ、お風呂場、冷蔵庫｝に食パンを｛紙皿にのせてそのまま、一日に二回霧吹き、ビニールの袋入り｝にして、カビが生えるのを待つ。
カビが生えてきたら、セロテープののりの方をカビのコロニー（固まり）に押しつけ、顕微鏡で見る。湿度の高いお風呂においた「きりふき」の食パンに一番早くカビが生えるのではないかと予想した。

［結果］４日目にリビングとベランダの「ビニール」にカビ発生。冷蔵庫以外の「きりふき」はそのまま固くなってしまった。乾燥が早いのできりふきでもだめ。
７日目にお風呂場の「ビニール」にカビ発生。冷蔵庫は変化なし。リビング、ベランダの「ビニール」には新しいカビが生えてきた。
１０日目、冷蔵庫以外カビだらけ。緑色のカビ。でも、「きりふき」と「そのまま」は、固くなってカビは生えない。
１１日目にビニールから出して写真を撮った。リビングとベランダ、お風呂はカビだらけ。お酒っぽいにおいがした。冷蔵庫のはカビが生えてこなかった。

［まとめ］

ビニールに入れていないパンは、夏場でもあるし、すぐに乾燥してしまい、カビはまったく生えなかった。もちろん固くなってしまい、食べることはできない。
湿度が高いところにカビが生える。
顕微鏡でみたカビの、緑と茶色のカビは「アオカビ」、白いカビは「ケカビ」だった。
アオカビはペニシリンを作るカビとして有名。モチやパン、革製品によく生える。
ケカビはパン、ごはん、くだもの、草食動物のフンなどに生える。
カビのふえかたやカビの害、カビの利用についても調べた。私の知らないことがたくさんあった。最初は「冷蔵庫に入れるとカビが生えにくい」ということも知らなかったし、注射に使われるということはびっくり！
私が思った予想は大はずれだったのは残念。お風呂において、その上きりふきだと、もっとしめっていると思っていた。思いのほかお風呂は風通しがよかった。
写真を撮るとき、ビニールの上からフラッシュをたいて撮ったから、反射してよく見えなくなってしまった。いろいろ失敗することがあったが、知らないことがよくわかってよかった。

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菌2 菌類のはたらきについて　　５年（野崎　侑衣） 　 バナナとイースト菌を使って、２、３日様子を見た。ヨーグルトはいつできるかやってみた。

［目的］「くさる」ということについてイースト菌と乳酸菌を調べてみる。
（＊野崎さんの観察結果は一部省略した記述にしてあります。）

［実験と結果１］イースト菌について

バナナに水で溶かしたイースト菌をぬったものとぬらないものを用意し、ビニールに入れて、台所（約３０℃）と冷蔵庫（約５℃）におく。６時間後、１８時間後、１日後、２日後、３日後に観察する。
台所においた「イースト菌をぬったバナナ」は１８時間後にはぬったところに触るとべたべたしてくさい臭いがする。他のバナナは変化しない。

2日後、台所の「ぬらないバナナ」は茶色くなりかけてきた。冷蔵庫は変化しない。

3日後、台所の「イースト菌バナナ」は部分的に白いカビが生えた。色は黒っぽい中に白いカビで、バナナのにおいがする。台所の「ぬらないバナナ」はバナナのにおいはなく、昨日よりもちょっと茶色。冷蔵庫は変化なし。　
冷蔵庫に入れておくとドライイーストをぬってもあまり変化はみられないことがわかった。よくよく調べてみると、「くさる」というのは分解者達がものを分解するために起こる現象だそうだ。暑いところほどくさりやすいことがわかった。

［実験と結果２］乳酸菌について

牛乳（カップ０．５杯）を電子レンジで１分間加熱して、ラップで覆い、冷やす。牛乳が冷めたら、ヨーグルトを大さじ３杯入れてよくかき混ぜラップをかける。リビング（約３０℃）と一階玄関（約２５℃）に一つはそのまま、一つは箱をかぶせてくらい条件にする。６時間後、１８時間後、２４時間後に観察する。
６時間ではいずれも変化しない。２４時間後、４つの中でヨーグルトのにおいが一番強いのは玄関の「箱あり」。箱なしもだいたい同じようなにおいはする。リビングの「箱なし」はヨーグルトのにおいが弱くちょっと違うにおい。
結果から、２５℃前後の暗いところでヨーグルトが美味しくなっていくらしい。
本で調べてみると、牛乳にヨーグルトを少し混ぜると、ヨーグルトの乳酸菌が牛乳を養分にして、繁殖し、乳酸ができる。この乳酸が牛乳のタンパク質を固まらせてヨーグルトができると書いてあった。

［まとめ］一つ失敗したのは、乳酸菌の実験でもうちょっと温度差を広げた方がよかったとあとから思った。夏は暑いのでくさりやすいため、注意したい。

［資料］ガリレオ工房のおもしろ実験クラブ
「生きてるってどんなこと」１９９８年４月第１刷　ポプラ社

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−人気テーマ紹介−

他にも、何人かの人が少しずつ違う角度から挑戦した人気テーマが幾つかあったので、ご紹介します。他にもまだまだ取り上げきれないテーマがありました。（くまたろう博士談）

• 「リンゴの変色について」これは冷蔵庫に入れても、お母さんがあまり嫌がらないテーマですね。
• 「さびについて」長い時間（何日も）をかけて、いろいろな条件で研究した人が多かったです。
• 「シャボン玉の強度について」これは大人気。調べるだけでなく、楽しめていいですね。混ぜるものの種類の多さについてはびっくりする程です。
• 「クワガタムシについて」一人の人はいろいろな実験の結果から、ジュースとかの空の缶が放置されているところにも集まるのではと推測しているところ、興味深かったです。
• 「ムラサキキャベツの色について」これは色が綺麗で、面白い程酸アルカリの指標として変化します。上手く作れるようになったら、どんな場面に利用できるかを研究してみてください。
• 「タマゴを酢につけた時の変化について」これは、卵以外に、貝殻を利用したりして工夫した人もいました。
• 「塩の結晶について」海の塩を実際に作った人が何人かいました。それぞれのを顕微鏡で比べてみたいなと思いました。
• 「ふっとうについて」氷の実験の反対？これも、いろいろ混ぜて、みんな面白いアプローチをしていました。

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