プログラム うけつけ 12： 40∼ 13： 00 受付 13： 00∼ 13： 25 開会 ・ 砂漠 の 解説 かいかい さ ば く かいせつ い ど う 13： 25∼ 13： 35 移動 じっけん 13： 35∼ 15： 40 さくせい 実験 およびポスター 作成 。 みず とき じょうはつ ① 水 はどんな 時 にたくさん 蒸 発 みず ②水 するの？ じょうはつ が 蒸発 するとどんなことがおこる の？ こおり ③氷 がとけるとどんなことがおこるの？ きゅうけい 15： 40∼ 15： 50 休憩 はっぴょうかい 15： 50∼ 16： 30 へいかい 発 表 会 ・ 閉会 もく じ 目 次 １ ． は じ め に ...................................................................3 さ ば く １ ． 砂 漠 っ て な ん だ ろ う ？ ........................................................ 3 さ ば く あつ ２ ． 砂 漠 は 暑 い だ け で は な い ？ ................................................ 4 さ ば く か ３ ． 砂 漠 化 っ て な ん だ ろ う ？ .................................................... 5 みず じょうはつ ４ ． 水 の 蒸 発 っ て な ん だ ろ う ？ ................................................ 6 みず じょうはつ ２ ． 水 は ど ん な と き に た く さ ん 蒸 発 す る の ？ .................9 １ ． は じ め に ............................................................................ 9 じっけん ２ ． 実 験 し て み よ う ................................................................ 10 じょうはつりょう け っ か ３ ． 蒸 発 量 を く ら べ て 結 果 を ま と め よ う ！ ............................ 12 みず じょうはつ ３ ． 水 が 蒸 発 す る と ど ん な こ と が お こ る の ？ ............... 14 １ ． は じ め に .......................................................................... 14 じっけん ２ ． 実 験 し て み よ う ................................................................ 15 ３ ． ま と め .............................................................................. 20 こおり ４ ． 氷 が と け る と ど ん な こ と が お こ る の ？ .................... 21 １ ． は じ め に .......................................................................... 21 じっけん ほうほう ２ ． 実 験 方 法 ......................................................................... 22 じっけん け っ か ３ ． 実 験 の 結 果 を ま と め よ う .................................................. 23 かいせつ ４． 解説 みず ∼ 水 の ふ し ぎ ∼ ..................................................... 26 2 １．はじめに みなさん、ようこそ さ ば く き ょ う は か せ じっけん きみもなろう「 砂漠 博士 」 へ。 今日 の 実験 じっけん じょうはつ の テ ー マ は「 ア リ ド ド ー ム で 蒸 発 じ っ け ん 」で す 。ど ん な 、実 験 な の じっけん まえ すこ さ ば く でしょうか？わくわくしますね。でも、 実験 の 前 に、 少 しだけ 砂漠 じょうはつ べんきょう と 蒸 発 の 勉 強 をしてみましょう。 さ ば く １． 砂漠 ってなんだろう？ さ ば く あつ れ ん そ う み な さ ん 、砂 漠 と 聞 く と 、ま ず は「 暑 い ！ ！ 」と 連 想 す る の で は な こうだい さ ば く いでしょうか？ 広大 なサハラ 砂漠 にラクダ、そしてギラギラとした たいよう あつ あと はな さむ 太陽 。いかにも 暑 そうですね。でも、 後 でも 話 すように、 寒 いとこ さ ば く さ ば く ろ に も 砂 漠 は あ る の で す 。だ と し た ら 、砂 漠 っ て ど ん な と こ ろ な の で だ い じ わす みず しょう？もう１つ 大事 なことを 忘 れていませんか？そうです、 水 で ふ あめ じょうはつ みず おお ば し ょ かんそうち す。 降 ってくる 雨 より 蒸 発 する 水 のほうが 多 い 場所 が 乾燥地 で、 なか しょくぶつ そだ ば し ょ さ ば く とっとり ねんかん やく その 中 で 植 物 が 育 ちにくい 場所 が 砂漠 です。 鳥取 では 1年間 に 約 あめ ふ じょうはつ みず りょう 2000 mmの 雨 が 降 り ま す が 、 蒸 発 す る 水 の 量 は 800 mmく ら い で す 。 ひ のこ わたしたち つか みず りょう 2000 か ら 800 を 引 い た 残 り の 1200 mmが 私 達 の 使 え る 水 の 量 で す 。 さ ば く ねんかん あめ い か じょうはつ みず りょう いじょう 砂 漠 で は 1 年 間 に 雨 は 200 mm 以 下 、蒸 発 す る 水 の 量 は 1000 mm 以 上 つか みず ば し ょ になりますから、 使 える 水 はありませんね。こんな 場所 では、とて にんげん す さ ば く かか じょうはつ も 人間 が 住 むことはできません。さあ、 砂漠 と 関 わりのある 蒸 発 げんしょう おもしろ き ょ う じょうはつ という 現象 、なんだか 面白 そうですね。 今日 は、この 蒸 発 について べんきょう くわしく 勉 強 しましょう。 3 さ ば く あつ ２． 砂漠 は 暑 いだけではない？ せ か い さ ば く さて、 世界 のどのあたりに 砂漠 があるのでしょうか？アメリカ、 ちゅうごく 中 国 、オ ー ス ト ラ リ ア 、ア フ リ カ 、サ ウ ジ ア ラ ビ ア 、チ リ 、ブ ラ ジ ル ･･･ せかいじゅう さ ば く ちきゅう そ ん ざ い ぜ ん り く ち めんせき やく と 、 世 界 中 に 砂 漠 は 存 在 し て い て 、な ん と 地 球 の 全 陸 地 面 積 の 約 3 ぶん し さ ば く じんこう ぞ う か の う ち か い は つ 分 の １ を 占 め て い ま す 。し か も 、砂 漠 は 人 口 の 増 加 や 農 地 開 発 な ど ねんねん ぞ う か により 年々 増加 しています。 さ ば く せ か い か く ち 砂漠 というのは、このように 世界 各地 にあるのですが、みなさんが さきゅう そ う ぞ う さ ば く い が い さ ば く よく 想像 するような 砂丘 でおおわれた 砂漠 以外 にもたくさんの 砂漠 さ ば く があります。 砂漠 は、 つち つぶ おお さ り ゅ う ね ん ど ① 土 の 粒 の 大 きさ（ 砂粒 、 粘土 ） ば し ょ ないりく き こ う あつ かいがん ② 場所 （ 内陸 にあるか 海岸 にあるかなど） さむ ねんかん ふ あめ ゆき りょう ③ 気候 （ 暑 いか 寒 いか、1年間 に 降 る 雨 や 雪 の 量 など） ぶんるい よ う そ さ ば く すなつぶ と い う 要 素 に よ っ て 分 類 さ れ ま す 。サ ハ ラ 砂 漠 は 砂 粒 で で き て お り 、 とっとり さきゅう すな に いちねんじゅう た い よ う て 鳥 取 砂 丘 の 砂 に よ く 似 て い ま す 。ま た 、一 年 中 太 陽 が ギ ラ ギ ラ と 照 ひ る ま き お ん いじょう ら す の で 、 昼 間 の 気 温 は 40℃ 以 上 に も な り ま す 。 で す か ら 、 サ ハ ラ さ ば く すなつぶ あつ さ ば く ちゅうごく 砂漠 は 砂粒 でできた 暑 い 砂漠 といえます。いっぽう、 中 国 のゴビ さ ば く に ほ ん い ど たか ば し ょ さ ば く なつ 砂漠 のように、 日本 より 緯度 の 高 い 場所 にある 砂漠 は 夏 はサハラ さ ば く あつ ふゆ ときどき ゆき ふ さむ 砂 漠 の よ う に 暑 く な り ま す が 、冬 は 時 々 雪 が 降 る ほ ど 寒 く な り ま す 。 4 さ ば く さむ さ ば く あつ さ ば く さむ さ ば く このような 砂漠 を 寒 い 砂漠 といいます。 暑 い 砂漠 、 寒 い 砂漠 など しゅるい さ ば く きょうつうてん あめ すく い ろ い ろ 種 類 は あ り ま す が 、と に か く 、 砂 漠 の 共 通 点 は 雨 が 少 な い ということなのです。 さ ば く か ３． 砂漠化 ってなんだろう？ さ ば く か ひとこと い と ち すこ れ っ か 砂漠化 とは、 一言 で 言 うと「 土地 が 劣化 すること」です。もう 少 い しょくぶつ そだ せ か い じゅう しわかりやすく 言 えば、 植 物 が 育 たなくなることです。 世界 中 で まいとし に ほ ん し こ く きゅうしゅう めんせき まん は、なんと 毎年 日本 の 四国 と 九 州 をあわせた 面積 （６００ 万 ヘク さ ば く か さ ば く か げんいん タール）が 砂漠化 しているのです。さて、 砂漠化 の 原因 はいったい さ ば く か しんこう はってん と じ ょ う どこにあるのでしょうか？ 砂漠化 が 進行 しているところは 発展 途上 こく おお くに じんこう やしな 国 に 多 いようです。そのような 国 ではたくさんの 人口 を 養 おうと、 はたけ たがや か ち く か き き たくさんの 畑 を 耕 し、 家畜 を 飼 い、そして 木 を 切 ります。さきほ い ば し ょ あめ すく しょくぶつ ど 言 っ た よ う に 、こ の よ う な 場 所 で は 雨 が 少 な い の で 、 植 物 は な か かいふく さ ば く か げんいん にんげん と ち なか 回復 できません。ですから、 砂漠化 の 原因 は 人間 による 土地 む り つか の 無理 な 使 かた げんいん い 方 に 原因 があるようで した ず す。 下 の 図 み を 見 てくだ さ ば く か さい。 砂漠化 というのはこ 出 典 ：UNEP、 1991 5 ちきゅう す ひとびと えいきょう あた おお かんきょう もんだい のように 地球 に 住 む 人々 に 影 響 を 与 える 大 きな 環境 問題 なのです。 と っ と り だ い が く か ん そ う ち けんきゅう さきゅう の う ぎょう ち く せ き 鳥取 大学 乾燥地 研 究 センターでは、 砂丘 で 農 業 するために 蓄積 ぎじゅつ い せかいじゅう さ ば く か み ぜ ん ふせ し て き た 技 術 を 生 か し 、世 界 中 の 砂 漠 化 し そ う な と こ ろ を 未 然 に 防 に ち や けんきゅう すす ごうと 日夜 、 研 究 を 進 めています。 出 典 ：UNEP "World Atlas of Desetification" みず じょうはつ ４． 水 の 蒸 発 ってなんだろう？ さ ば く み ず じょうはつ ば し ょ じょうはつ 砂 漠 は「 水 の 蒸 発 」が た く さ ん お こ る 場 所 で す 。み な さ ん も「 蒸 発 こ と ば い ち ど みず じょうはつ 」という 言葉 を 一度 はきいたことがありますよね？ 水 の 蒸 発 とは、 みず き た い すいじょうき へ ん か くうきちゅう で い げんしょう 水 が 気 体 （ ガ ス ）で あ る 水 蒸 気 に 変 化 し て 、空 気 中 に 出 て 行 く 現 象 かわ じょうはつ の こ と で す 。ぬ れ て い る せ ん た く も の が 乾 く の も 蒸 発 の お か げ で す 。 6 き た い すいじょうき め み で き みず 気 体 に な っ た 水 蒸 気 は 、ふ つ う 目 で 見 る こ と は 出 来 き ま せ ん が 、 水 すいじょうき とちゅう ゆ げ が 水 蒸 気 に か わ っ て い く 途 中 に は 、湯 気 と し て み る こ と が で き ま す 。 あつ ゆ ゆ げ みなさんも、 熱 いお 湯 などから 湯気 がでているのをみたことがある とおもいます。 すいじょうき め からだ また、 水蒸気 は 目 でみることができませんが、 体 でかんじること あめ ひ く う き しめ はできます。みなさんも、 雨 の 日 に 空気 がじめじめと 湿 っていると くうきちゅう すいじょうき おお しょうこ かんじたことはありませんか？これは 空気中 に 水蒸気 が 多 い 証拠 で く う き し つ ど し つ ど 「 湿度 」 す 。こ の よ う な 空 気 の し め り け の こ と を「 湿 度 」と 呼 び ま す 。 く う き なか はい すいじょうき りょう あらわ は 空気 の 中 に 入 っている 水蒸気 の 量 を 表 したもので、テレビの て ん き よ ほ う つか し つ ど たか 天気 予報 でもよく 使 われていますね。 湿度 が 高 いということは、 くうきちゅう すいじょうき おお い み かん 空気中 の 水蒸気 が 多 いという 意味 で、ジメジメした 感 じがします、 ぎゃく し つ ど ひく くうきちゅう すいじょうき すく 逆 に 湿度 が 低 いということは、 空気中 の 水蒸気 が 少 なく、カラッ かん とした 感 じがします。 みず じょうはつ すいじょうき じょうたい すこ 水 が 蒸 発 して 水蒸気 になり、 状 態 がかわることを、 少 しむずかし そう へ ん か みず じょうたい いことばで「 相 変化 」といいます。そして 水 にはもう一つ、 状 態 が そう へ ん か みず かた こ た い かわる「 相 変化 」があります。そう、 水 はひやすと 固 まって、 固体 こおり である 氷 になりますね！ みず こおり すいじょうき へ ん か お ん ど つよ 水 が、 氷 や 水蒸気 に 変化 するとき、そこには 温度 が 強 くかんけい みず ０ ど こおり みず ど し い て い ま す 。 水 は 「 0 ℃ 」 で 氷 に な り ま す 。 水 は 「 100 ℃ 」 で さ すいじょうき みず すこ じょうはつ 「 0∼ 100℃ 」で は 、水 は 少 し ず つ 蒸 発 し て かんに 水蒸気 になります。 すいじょうき みず そう へ ん か ひつよう 水蒸気 に な り ま す 。そ れ で は 、 水 が 相 変化 す る の に 必要 な も の は な 7 こおり みず なに ひつよう みず すいじょうき んでしょう？ 氷 を 水 にするときには 何 が 必要 ですか？ 水 を 水蒸気 なに ひつよう そう へ ん か ねつ にするには 何 が 必要 ですか？ そう、 相 変化 には「 熱 エネルギー」 ひつよう が 必要 なのです！ いじょう みず じょうはつ そう へ ん か べんきょう 以上 のように、 水 の 蒸 発 や 相 変化 についていろいろなことを 勉 強 じょうはつ そう へ ん か ふ し ぎ してもらいました。でも 蒸 発 や 相 変化 にはまだまだ 不思議 なことが べんきょう つか き ょ う たくさんあります。ここで 勉 強 したことを 使 いながら、 今日 は３つ みず じょうはつ そう へ ん か ふ し ぎ しら の じ っ け ん を し て 、水 の 蒸 発 や 相 変 化 の 不 思 議 に つ い て 調 べ て み ま しょう！ 8 みず じょうはつ ２． 水 はどんなときにたくさん 蒸 発 するの？ １．はじめに みなさんはせんたくものをほしたことがあります あ ら っ て みず か ？ 洗 っ て す ぐ の せ ん た く も の に は 、た く さ ん の 水 ほ お き がついていますが、 干 し 終 わって 着 るときにはか らからにかわいていますね。これはせんたくものの みず じょうはつ く う き なか じょうはつ 水 が 蒸 発 して 空気 の 中 に 蒸 発 したためです。 はや では、せんたくものを 早 くかわかすにはどうしたらいいでしょう ば し ょ か？みなさんはせんたくものをかわかすときにはどんな 場所 にほす はや かんが でしょうか？どんなときに 早 くせんたくものがかわくのかを 考 える みず じょうはつ ふ し ぎ と、 水 の 蒸 発 の 不思議 がわかりそうですね。 き ょ う なか へ や よ う い お ん ど 今 日 は ア リ ド ド ー ム の 中 に 、い ろ い ろ な 部 屋 を 用 意 し ま し た 。温 度 たか へ や かぜ へ や し つ ど ひく へ や へ や いちばん の 高 い 部 屋 、風 の あ る 部 屋 、湿 度 の 低 い 部 屋 ・・・ど ん な 部 屋 で 一 番 へ や せんたくものがかわくでしょう？そしてみなさんはそれぞれの 部屋 かん に入ったときどんなふうに 感 じるでしょうか？さあドー はい ムに 入 ってみましょう！ 9 じっけん ２． 実験 してみよう ば し ょ さ ば く か 場所 ： き こ う かいせき ふうどう ア リ ド ド ー ム 内 砂漠化 機構 解析 風洞 シ ステム し よ う ど う ぐ おんどけい 使用 する 道具 ： じょうはつ しつどけい せんたくもの、てんびん、 温度計 、 湿度計 りょう おな おも ま ず 、 蒸 発 の 量 を し ら べ る た め に 、 同 じ 重 さ の せ ん た く も の と 、て よ う い おも はか ど う ぐ き ょ う ん び ん を 用 意 し ま す 。て ん び ん は 、重 さ を 測 る た め の 道 具 で す 。今 日 つか お も い ひょうじ 使 うてんびんは、 重い ものをのせると 表示 される す う じ 数字 が き ょ う さいしょ おな おも なります。 今日 は、 最初 に 同 じ 重 さ おも の せ ん た く も の を の せ て 重 さ を は か り ま す 。そ し て 、せ ん た く も の を い ち ど おも か わ か し た あ と に 、も う 一 度 て ん び ん に せ ん た く も の を の せ て 重 さ を まえ あと おも じょうはつ は か り ま す 。せ ん た く も の の か わ か す 前 と 後 の 重 さ を は か れ ば 、蒸 発 みず りょう した 水 の 量 がわかります。 ふうどう へ や こ れ は 風洞 と よ ば れ る 部屋 へ や なか で す 。 こ の 部屋 の 中 で は 、 お ん ど し つ ど ふうそく 温度 ・ 湿度 ・ 風速 と い っ た かんきょう 環 境 をコントロールすること さ ば く が で き ま す 。 砂漠 と お な じ かんきょう つく いろいろ 環 境 を 作 っ て 、色 々 な じ っ け き ょ う ふうどう つか んにつかわれています。 今日 は２つの 風洞 とアリドドームを 使 って 10 お ん ど し つ ど せ ん た く も の を か わ か し て み ま す 。そ し て 温 度 や 湿 度 も は か っ て み ま しょう！ 11 じょうはつりょう け っ か ３． 蒸 発 量 をくらべて 結果 をまとめよう！ へ や たいかん お ん ど し つ ど それぞれの 部屋 を 体感 して、 温度 や 湿度 をくらべてみよう！ ・アリドドームのなか お ん ど ど 温度 ℃ し つ ど 湿度 からだ パーセント かん 体 の 感 じかた ふうどう ・ 風洞 ① お ん ど ど 温度 ℃ し つ ど 湿度 からだ パーセント かん 体 の 感 じかた ふうどう ・ 風洞 ② お ん ど ど 温度 ℃ し つ ど 湿度 からだ パーセント かん 体 の 感 じかた じょうはつりょう け っ か ３． 蒸 発 量 をくらべて 結果 をまとめよう！ 12 さ い ご おも 最後 にせんたくものの 重 さをくらべてみましょう！ じょうはつ なら たくさん 蒸 発 したじゅんばんに 並 べてみましょう。 じょうはつりょう 蒸 発 量 のひかく 1位 ２位 ３位 け っ か け っ か さ て 、ど ん な 結 果 に な っ た で し ょ う か ？ こ の 結 果 か ら 、ど ん な こ と が みず じょうはつ わかりますか？ 水 はどんなときにたくさん 蒸 発 するのでしょうか？ き か ほかにも 気 がついたことがあったらなんでも 書 いておきましょう！ へ や からだ か ん じ た じゅうよう ま た 、そ れ ぞ れ の 部 屋 で ど ん な ふ う に 体 が 感 じ た か も 重 要 な こ と で す。 つぎ みず か じょうはつ こ れ は 次 の ペ ー ジ 書 い て あ る「 ３ . 水 が 蒸 発 す る と ど ん な こ と が お かんけい あと かんが こ る の ？ 」に 関 係 し て い る の で 、後 で い っ し ょ に 考 え て み ま し ょ う 。 13 みず じょうはつ ３． 水 が 蒸 発 するとどんなことがおこるの？ １．はじめに みず じょうはつ みず じょうはつ 水 が 蒸発 するとどんなことがおこるのでしょうか。 水 が 蒸発 して すいじょうき ねつ しゅうへん 水蒸気 （ゆげ）になるためには、 熱 を 周 辺 からもらわなくてはなり はだ うえ みず あせ じょうはつ ま せ ん 。た と え ば 、み な さ ん の 肌 の 上 で 水 （ 汗 ）が 蒸 発 す る と き に はだ ねつ つめ かん はだ ひ は、 肌 から 熱 をうばっていきます。そうすると、 肌 は 冷 やされるの で、 冷 たく 感 じます。 水蒸気 （ゆげ） 熱 水 き ょ う みず じょうはつ つめ たいかん 今 日 は 、こ の 水 が 蒸 発 す る と 冷 た く か ん じ る こ と を 、 体 感 し て み ま ど う ぐ はだ ひ しょう。そして、いろいろな 道具 をつかって、 肌 がどのように 冷 や みず まえ あと お ん ど されているのか、 水 をかける 前 とかけた 後 とでは 温度 がどのように しら しら かわるのか、 調 べてみましょう。そして、 調 べてわかったことを、 なか の 中 にかいてみましょう。 14 じっけん ２． 実験 してみよう ば し ょ か ん そ う ち がくじゅつ ひょうほん て ん じ し つ 場所 ： 乾燥地 学 術 標 本 展示室 し よ う ど う ぐ 使用 する 道具 ： 赤 外 放 射 式 温 度 計 （ サ ー モ ビ ュ ー ワ ー ）、 おんどけい いろ えんぴつ 温度計 、スプレー、 みず 色 鉛筆 はだ かん ま ず 、水 を 肌 に ス プ レ ー し て み ま し ょ う 。ど の よ う に 感 じ ま す か ？ つめ かん みず つめ たぶん、 冷 たく 感 じたのではないでしょうか。では、 水 は 冷 たい はだ つめ かん みず お ん ど はか から、 肌 で 冷 たく 感 じるのでしょうか？それでは、 水 の 温度 を 測 な ん ど ってみましょう。 何度 でしたか？ つぎ みず 次 に 水 をさわってみましょう。どうですか？ き ょ う よ う い みず つめ 今 日 用 意 し た 水 を さ わ っ て み て も 、あ ま り 冷 た く な い で す ね 。で も 、 つめ かん つめ かん みず つめ ス プ レ ー す る と 冷 た く 感 じ ま す ね 。冷 た く 感 じ る の は 、水 が 冷 た い 15 みず じょうはつ ねつ しゅうへん の で は な く 、 水 が 蒸 発 し て 熱 を 周 辺 か ら も ら っ た（う ば っ た ）ため なのです。 き ょ う とくべつ き か い よ う い つづいて、 今日 はサーモビューワーという 特別 な 機械 を 用意 して み ひと き か い い ま す 。テ レ ビ で 見 た こ と が あ る 人 も い る か も し れ ま せ ん 。こ の 機 械 め うつ は ビ デ オ カ メ ラ の よ う に 目 で み た も の を 写 す わ け で は あ り ま せ ん 。で さつえい き か い なか は、なにを 撮影 できるのでしょう。この 機械 の 中 には、いくつもの おんどけい おんどけい はか お ん ど おな ば し ょ おな 温度計 が入っています。その 温度計 で 測 った 温度 が 同 じ 場所 を 同 いろ ぬ が ぞ う さつえい じ 色 で 塗 られた 画像 を 撮影 することができます。 RG: 1 ε : 0 . 9 5 SC: NORM 04/06/18 14:49:38 (100.0) 38. 0 36. 0 34. 0 32. 0 30. 0 28. 0 26. 0 24. 0 22. 0 (-20.0) しようれい サーモビューワーの 使用例 16 き か い みず まえ では、このサーモビュワーという 機械 をつかって、 水 をかける 前 あと はだ いろ しら け っ か と 後 で は 肌 の 色 は ど の よ う に か わ る か 調 べ て み ま し ょ う 。そ の 結 果 をスケッチしてみましょう。 水をかける前 みず 水をかけた後 みず まえ つめ どうでしたか？ 水 をかけた後では、 水 をかける 前 とくらべて 冷 たい 17 ば し ょ めんせき おお からだ かん つめ 場 所 の 面 積 が 大 き く な っ て い き ま し た ね 。体 で 感 じ た 冷 た く な っ た ば し ょ お ん ど ひく ば し ょ おな 場 所 と 、サ ー モ ビ ュ ワ ー で み た 温 度 の 低 く な っ た 場 所 は 同 じ で し た か？ みず じょうはつ はなし 水 の 蒸 発 の 話 からずれてしまいますが、サーモビューワーは、み き ょ う じっけん かんたん ひろ は ん い お ん ど なさんが 今日 おこなった 実験 のように、 簡単 に 広 い 範囲 の 温度 を そくてい ひじょう べ ん り ど う ぐ にんげん くさばな 測定 できるので、非常 に 便利 な 道具 です。人間 だけではなく、草花 しんりん たてもの お ん ど 、森 林 、さ ら に は 建 物 の 温 度 を は か る の に つ か わ れ た り し て い ま す 。 べ ん り ど う ぐ せ っ か く こ の よ う な 便 利 な 道 具 な の で 、サ ー モ ビ ュ ー ア を つ か っ て い みず まえ あと ろいろなものをみてみましょう。それらに 水 をかける 前 、かけた 後 ではどのようにかわっていったのかを、スケッチしてみましょう。 ためしたもの 水をかける前 水をかけた後 18 サビノキャニオン しゅう （アメリカ・アリゾナ 州 ） 19 ３．まとめ じっけん みず じょうはつ ねつ しゅうへん こ の 実 験 で は 、水 が 蒸 発 す る と 熱 を 周 辺 か ら も ら う（ う ば う ）の ひ しら なつ あせ で 冷 や さ れ る と い う こ と を 調 べ ま し た 。夏 に い っ ぱ い 汗 を か く の は 、 からだ あつ みず の 体 が 熱 くなりすぎることがないようにするためです。水 をあまり 飲 あせ じょうたい たいおん じょうしょう ま な か っ た た め に 汗 を か け な い 状 態 に な っ た と き に は 、体 温 が 上 昇 ねっしゃびょう わたし にんげん あせ し て し ま い ま す （ 熱 射 病 ）。 そ う 、 私 た ち 人 間 は 、 汗 を か く こ と に お ん ど ちょうせつ ほか どうぶつ すこ ほうほう ちが よ っ て 温 度 の 調 節 を し て い る の で す 。他 の 動 物 で も 、少 し 方 法 が 違 みず じょうはつ ちから たいおん ちょうせつ うだけで、 水 の 蒸 発 の 力 をかりて 体温 を 調 節 しています。たとえ いぬ あせ した ば 、犬 は あ ま り 汗 を か く こ と が で き ま せ ん 。け れ ど も 、舌 を だ し て 、 みず じょうはつ たいおん ちょうせつ さ ば く そ こ で 水 を 蒸 発 さ せ る こ と で 、体 温 を 調 節 し て い ま す 。砂 漠 の よ う ひじょう あつ にんげん みず な 非常 に 暑 いところにいったとしても、 人間 は 水 があればしばらく あいだ みず じょうはつ ちから の 間 いきていくことができます。これは、 水 の 蒸発 の 力 をかりて たいおん ちょうせつ みず い うえ 体 温 の 調 節 が で き る か ら で す 。こ の よ う に 、 水 は 生 き て い く 上 で か ひじょう たいせつ かすことのできない、 非常 に 大切 なものなのです。 サガロサボテン しゅう （アメリカ・アリゾナ 州 ） 20 こおり ４． 氷 がとけるとどんなことがおこるの？ １．はじめに なつ ひ あつ 夏 のとっても 暑 い 日 、ジュースがおいしいですよね。あれ！でもジ ひ ュ ー ス が 冷 え て な い ･･･ど う し よ う 。 こ ん な と き 、 み な さ ん は ど う し と れ い と う こ だ ますか？おそらくジュースをコップに入れて、 冷凍庫 から 取 り 出 し こおり なか い れ い ぞ う こ た 氷 をその 中 に 入 れるでしょう。ところで、ジュースを 冷蔵庫 や れいとうこ い ひ こおり い 冷 凍 庫 に 入 れ る だ け で は な か な か 冷 え ま せ ん よ ね 。で も 氷 を 入 れ る ひ こおり つか と、すぐに 冷 えます。どうしてなのでしょうか？ここでは、 氷 を 使 ひ じっけん とお こおり ゆうかい っ て ジ ュ ー ス を 冷 や す 実 験 を 通 し て 、 氷 が と け る こ と（ 融 解 ）と ジ お ん ど へ ん か じっけん ュースの 温度 の 変化 について 実験 してみましょう。みなさんのジュ の ースをおいしく 飲 むためには、どうすればいいのでしょうか！ 21 じっけん ほうほう ２． 実験 方法 よ う い ふた ２．１． 用意 するもの z z ジュース 氷 こおり ジュース 氷 ひ き z ジュース 冷 やし 器 z 量 り（ 電子 てんびん） z 温度計 はか で ん し ハンドル をまわす お ん ど け い じっけん z 実験のようす ストップウォッチ じっけん てじゅん ２．２． 実験 の 手順 じょうおん お ん ど じょうおん こおり はか １） 常 温 のジュースの 温度 を 測 る。 いっしょ ひ き ２） 常 温 のジュースを 氷 と 一緒 にジュース 冷 やし 器 にセットする。 びょうかん ひ き ひ ３ ） 30 秒 間 ジ ュ ー ス 冷 や し 器 で ジ ュ ー ス を 冷 や す 。 と こおり りょう みず じゅうりょう お ん ど はか ４ ） 溶 け た 氷 の 量 （ 水 の 重 量 ）、 ジ ュ ー ス の 温 度 を 測 る 。 ジ ュ ー の スを 飲 んでみる。 びょうかん ひ き ひ ５ ） 60 秒 間 ジ ュ ー ス 冷 や し 器 で ジ ュ ー ス を 冷 や す 。 と こおり りょう お ん ど はか の ６） 溶 けた 氷 の 量 、ジュースの 温度 を 測 る。ジュースを 飲 んでみ る。 い か びょう びょう おな ７ ） 以 下 、 90 秒 、 120 秒 に つ い て も 同 じ よ う に た め し て み る 。 22 じっけん け っ か ３． 実験 の 結果 をまとめよう z じ か ん ひ いちばん つめ ど の く ら い の 時間 ジ ュ ー ス を 冷 や す と 一番 冷 た か っ た だ ろ う か？ びょうかん ひ 0秒 間 冷 やしたジュース （ 1． ぬ る い びょうかん 2． ま あ ま あ つめ 3． 冷 た い つめ 4． す ご く 冷 た い ） ひ 30 秒 間 冷 や し た ジ ュ ー ス （ 1． ぬ る い びょうかん 2． ま あ ま あ つめ 3． 冷 た い つめ 4． す ご く 冷 た い ） ひ 60 秒 間 冷 や し た ジ ュ ー ス （ 1． ぬ る い びょうかん 2． ま あ ま あ つめ 3． 冷 た い つめ 4． す ご く 冷 た い ） ひ 90 秒 間 冷 や し た ジ ュ ー ス （ 1． ぬ る い びょうかん 2． ま あ ま あ つめ 3． 冷 た い つめ 4． す ご く 冷 た い ） ひ 120 秒 間 冷 や し た ジ ュ ー ス （ 1． ぬ る い 2． ま あ ま あ つめ 3． 冷 た い つめ 4． す ご く 冷 た い ） 23 こおり ・ りょう と と みず おも お ん ど へ ん か 氷 が 溶 け で た 量 （ 溶 け た 水 の 重 さ ）と ジ ュ ー ス の 温 度 の 変 化 かんけい との 関係 をグラフにしてみよう。 と みず りょう お ん ど へ ん か 溶 けでた 水 の 量 とジュースの 温度 の 変化 表 1 時間（秒） 0 30 60 90 120 溶けた水の量（グラム） ジュースの温度（℃） お ん ど へ ん か ジュースの温度の変化（℃） ジュースの冷えた温度（℃） こおり と りょう 氷 が 溶 けでた 量 （ｇ） こおり と りょう お ん ど へ ん か かんけい 氷 が 溶 けでた 量 とジュースの 温度 の 変化 との 関係 24 こおり と りょう お ん ど へ ん か かんけい ＠ 氷 が 溶 けでた 量 とジュースの 温度 の 変化 にはどういう 関係 があ っただろうか？ こおり と ひつよう ねつりょう けいさん ゆうかいねつ ・ 氷 が １ グ ラ ム 溶 け る と き に 、必 要 な 熱 量 （ 融 解 熱 ）を 計 算 し て み よう ねつ みず た ん い ひ 熱 の 単 位 は カ ロ リ ー （ cal）。 水 （ ジ ュ ー ス ） １ グ ラ ム が １ ℃ 冷 え ねつりょう ひつよう うしな る に は 、1 カ ロ リ ー の 熱 量 を 失 う 必 要 が あ る 。 だ か ら ジ ュ ー ス （ 200 ひ ねつりょう グ ラ ム ）を １ ℃ 冷 や す に は じっけん ひ 。実 験 で は ジ ュ ー ス が ねつ うしな こおり ℃ 冷 え た の で 、ジ ュ ー ス は 、 と りょう リーの 熱 を 失 った。 氷 が 溶 けた 量 は こおり うしな ひつよう カロリーの 熱 量 を 失 うことが 必要 と カロ グラムだったので、１ きゅうしゅう ねつりょう グラムの 氷 が 溶 けるときにまわり（ジュース）から 吸 収 する 熱量 ゆうかいねつ やく （ 融解熱 ）は、 約 カロリーである。 25 かいせつ ４． 解説 ちきゅう みず ∼ 水 のふしぎ∼ い みずわくせい みず たりょう ほし そんざい ゆた 地球 は 水惑星 と 言 われるほど 水 が 多量 に 存在 する 星 です。この 豊 みず わたしたち おお い もの く か な 水 の お か げ で 、私 達 を は じ め 多 く の 生 き 物 が 暮 ら し て い け る の みず きしょう じゅうよう やくわり は で す 。と こ ろ が こ の 水 と い う の は 気 象 に と っ て 重 要 な 役 割 を 果 た し あつ なつ ひ ふ ゆうだち すず あつ て い ま す 。暑 い 夏 の 日 に 夕 立 が 降 る と 涼 し く な り ま す ね 。こ れ は 熱 じ め ん ふ あまみず とき じょうはつ き か ね つ うば くなった 地面 に 降 った 雨水 が 蒸発 する 時 に 気化熱 を 奪 うためです。 ぶっしつ き た い えきたい こ た い みず じょうたい き た い 物質 には 気体 、 液体 、 固体 という 3 つの 状態 があり、 水 は 気体 に すいじょうき えきたい みず こ た い へ ん か そ う へ ん か こおり なると 水蒸気 に、 液体 になると 水 に、 固体 になると 氷 となります。 ぶっしつ き か ねつ このような 物質 の 変化 のことを 相変化 といいます。気化 熱 というの みず えきたい すいじょうき き た い ねつ つか は 水 が 水 蒸 気 に な る（ 液 体 か ら 気 体 ）と き に 使 わ れ る 熱 の こ と で す 。 き か ねつ しゅうへん うしな ねつりょう き お ん 気 化 熱 に よ り 周 辺 か ら 失 わ れ る 熱 量 は 、 も し 気 温 が 30℃ で 1 リ ッ みず じょうはつ やく あつ ト ル の 水 が 蒸 発 し た と す れ ば 約 580 キ ロ カ ロ リ ー に も な り ま す 。 暑 さ ば く なか き すず か ねつ い 砂漠 でもオアシスの 中 が 涼 しいのは、この 気化 熱 のおかげです。 き か ねつ うしな ねつ き お ん さ 気化 熱 により 失 った 熱 のぶんだけ 気温 が 下 がるわけです。という みず じょうはつ あせ お ん ど さ ことは 水 も 汗 もたくさん 蒸 発 すればするほど 温度 は 下 がるという あつ わたしたち なつ たいおん さ ことになりますね。私達 も 暑 い 夏 には、 体温 を 下 げるためにたくさ あせ なつ かわ すいぶん じゅうぶん ん 汗 を か く の で 、の ど が 渇 く わ け で す 。 夏 は 水 分 を 十 分 に と ら な い からだ さ みな き と 体 を 冷 ますことができなくなるので、皆 さんも 気 をつけましょう。 みず こおり みず こ た い えきたい と こ ろ で 水 が 氷 か ら 水 （ 固 体 か ら 液 体 ）に な る と き は 、ど れ く ら ねつりょう ゆうかいねつ つか と いの 熱 量 （ 融解熱 ）が 使 われるのでしょうか？ 氷が 溶 けるには 1 ゆうかいねつ ひつよう グ ラ ム あ た り 79.67 カ ロ リ ー の 融 解 熱 を 必 要 と し ま す 。 で は 、 こ の 26 ゆうかいねつ つか じょうおん の ころ 融 解 熱 を 使 っ て 200 グ ラ ム の ジ ュ ー ス を 、 常 温 の 25℃ か ら 飲 み 頃 ひ ば あ い かんが の 5℃ ま で 冷 や す 場 合 に つ い て 、考 え て み ま し ょ う 。ジ ュ ー ス 1 グ ラ ひ と だ ひつよう ねつりょう ム を 1℃ 冷 や す た め に 、 ジ ュ ー ス か ら 取 り 出 す 必 要 の あ る 熱 量 は 1 ひ カ ロ リ ー で す 。 つ ま り 200 グ ラ ム の ジ ュ ー ス を 20℃ 冷 や す た め に は 、 ねつりょう と だ よ 1×200×20=4000（ カ ロ リ ー ） の 熱 量 を ジ ュ ー ス か ら 取 り 出 せ ば 良 こおり たい ゆう かいねつ い の で す 。 こ れ に 対 し て 氷 の 融 解 熱 は 79.67（ カ ロ リ ー ／ グ ラ ム ） こおり と よ で す か ら 、4000÷79.67＝ 50.2（ グ ラ ム ）の 氷 を 溶 か せ ば 良 い と い う ことになります。 みず そう へ ん か き か ね つ ゆう かいねつ きしょうがく な ぜ 水 が 相 変 化 す る と き に は 、気 化 熱 や 融 解 熱 な ど（ 気 象 学 で は そうしょう せんねつ しゅうい きゅうしゅう 総称 し て 潜熱 と い い ま す ） を 周囲 か ら 吸 収 す る の で し ょ う か ？ かんたん こ た い せつめい えきたい えきたい き た い みず 簡 単 に 説 明 す る と 固 体 か ら 液 体 、液 体 か ら 気 体 に 水 が な る た め に は 、 みず ぶ ん し はいれつ た ひつよう き 水 の 分 子 の 配 列 を 断 ち 切 る エ ネ ル ギ ー が 必 要 だ か ら な の で す 。と こ せんねつ きしょう じゅうよう い も み あたた ちじょう ろ で 、潜 熱 は 気 象 に と っ て 重 要 な 意 味 を 持 っ て い ま す 。暖 か い 地 上 みず すいじょうき き か ねつ ねつ つか すいじょうき で 水 が 水蒸気 になると 気化 熱 として 熱 が 使 われます。この 水蒸気 たいりゅう じょうくう はこ くも くも そら しょうたい が 対流 により 上空 に 運 ばれると 雲 になりますが、 雲 の 正体 は 空 に みず う ちじょう つぶ すいじょうき みず はこ 浮 かぶ 水 の 粒 です。つまり 地上 から 水蒸気 として 運 ばれた 水 は、 じょうくう みず ふたた すいじょうき もど みず ぎゃく 上 空 で 再 び 水 に 戻 ったわけです。 水蒸気 が 水 になるときには 逆 に ねつ みず ほうしゅつ ねつ ちじょう じょうくう はこ 熱 を 放出 するので、 水 だけでなく 熱 も 地上 から 上 空 に 運 ばれるわ みず ねつ きしょうがく ゆ そ う け で す 。こ の よ う に 水 を か い し て 行 わ れ る 熱 の 輸 送 の こ と を 、気 象 学 せんねつ ゆ そ う い せんねつ ちきゅう きしょう じゅうよう では「 潜熱 輸送 」と 言 います。 潜熱 は 地球 の 気象 システムに 重 要 やくわり は たと まいとし あき に ほ ん ひ が い な 役割 を 果 たしています。 例 えば、 毎年 秋 になると 日本 にも 被害 27 たいふう はっせい はったつ せん ねつ ねつ ゆ そ う みっせつ をもたらす 台風 の 発生 と 発達 には、 潜 熱 による 熱 輸送 が 密接 に かんけい さ ば く あねったい はげ じょうはつ 関 係 し て い ま す 。ま た 、 砂 漠 が あ る 亜 熱 帯 で お こ る 激 し い 蒸 発 と そ すいじょうき ねつ ゆ そ う に ほ ん い ち おんたい ふ あめ れにともなう 水蒸気 と 熱 の 輸送 は、 日本 が 位置 する 温帯 に 降 る 雨 い に ほ ん ふ あめ い ち ぶ のもとになっているとも 言 われています。 日本 に 降 る 雨 の 一部 は さ ば く き ふ し ぎ 砂漠 から 来 ているかもしれないなんて、なにか 不思議 ですね。 みず ねつ はこ やくわり にな 水 は 熱 を 運 ぶ 役割 も 担 っている 28 大学等地域開放特別事業 きみもなろう「砂漠博士」 ス タ ッ フ：木 村 玲 二 、玉 井 重 信 、濱 村 邦 夫 、高 山 成 、留 森 寿 士 、中 澤 亮 二 、村 中 聡 、 望月秀俊、杜盛、伊藤健彦、大山克己、齋藤忠臣、渡辺多紀夫、 長村良明、齋藤智樹、上山逸彦、清水知樹、加納由紀子、濱 朋子 テキスト作成：木村玲二、高山成、大山克己、齋藤忠臣 29
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