雪とあそぼう実験教室 その3

ペットボトルで雪の結晶を作ろう

ドライアイスを使えば、ペットボトルの中に雪の結晶を作ることができます。 ペットボトルに息を吹き込み、細いつり糸に人工雪を作るのです。 これは北海道旭川西高校の平松和彦先生が考えた方法なので平松式(ひらまつしき)と呼ばれています。
ドライアイスを使う時の注意
  1. -80℃ほどの大変低い温度なので、す手でさわらず必ず軍手を使います。
  2. ネジ式のペットボトルに密閉してはいけません。

準備するもの
  1. 発砲スチロールの箱(ふたにペットボトルの太さの穴をあけておく)
  2. ペットボトル(500ml)
  3. ゴムせん
  4. 極細(03号など)のつり糸とおもりの消しゴム(ホッチキスで固定しておく)
  5. ルーペ
  6. セロテープ
  7. 軍手
  8. ハンマー(ドライアイスを割る)
  9. この他、ドライアイス1~1.5kg、水かぬるま湯、バケツ(水すて)が必要です。

氷の作り方の図

  1. ペットボトルの中に水かぬるま湯を少し入れ、よくふってから捨てます。次にペットボトルの中に息を吹きこみます。
  2. つり糸をセットします。消しゴムのおもりがペットボトルの底に付き、糸がたるんだりねじれたりしないように注意してセロテープで止め、ふたをします。
  3. 箱のまん中にペットボトルを立て、そのまわりにくだいたドライアイスを入れます。箱のふたをし、テーブルに静かに置きます。
▼ペットボトルの方から見下ろすように観察しましょう。
▼つり糸の一部に白いところができます。そこから少しずつ結晶が伸びてきます。

@この装置の中の温度について考えてみましょう。
 
この装置のいちばん下はドライアイスの温度と同じくらいなので約(   )℃です。
いちばん上は部屋の温度と同じくらいなので20℃だとします。 そうすると、上と下を比べて()℃の差があることになります。 ですから、つり糸にはその間のいろいろな温度のところがあるのです。
ナカヤダイヤグラム(5ページ)によって、温度や水蒸気量によって結晶の形が違ってくることがわかりました。 なかでも樹枝状結晶は成長が早く、大きなものになります。 平松式でも、いちばん早く成長してくるのは樹枝状です。 ふつうこれはペットボトルの方から見える高さにできます。 樹枝状ができる温度なので、その辺の温度は(   )℃くらいです。
@つり糸が1本でも結晶はできすが、2本のほうが良い実験だと考えられます。
なぜ2本の方がよいのでしょうか?
(                 )
@中谷博士の方法と平松式は、雪ができる条件を何で作ったか、比べましょう。

  雪ができる3つの条件 中谷博士は 平松式は
低い温度 (     ) (     )
水蒸気 (     ) (     )
(     ) (     )

中村博士の出身校の加賀市錦城小学校には雪の実験ができる教室があります。

雪のレプリカ

雪の結晶に、ある液体(レプリカ液)を一滴たらすと、結晶の表面にうすい膜ができて固まります。時間がたつと、中にあった雪は蒸発してなくなり、せみのぬけがらのように雪の形だけが残ります。これが雪のレプリカです。 レプリカを作れば、天然の雪の形をいつでも観察することができます。(写真は北海道の大雪山の麓・旭岳温泉で作ったレプリカ)