🔬 理科・実験
カイロの中身を手作りして、何を入れると温かくなるのかを条件ごとに比べる実験です。
使い捨てカイロの中には、鉄の粉が入っています。鉄が空気中の酸素と結びつくと、熱が出ます。これを酸化(さんか:ものが酸素と結びつくこと)といいます。鉄がさびるのと同じ変化ですが、粉にすると空気にふれる面が広くなり、短い時間で温かくなります。食塩水は反応を助け、活性炭は空気をため込む役目をします。ふだん何気なく使っているカイロから、化学変化と熱の関係を確かめられます。
必要なもの
| 材料 | 分量 | 代替案 |
|---|---|---|
| スチールウール(細目) | 20g(5gずつ4つに分ける) | 鉄粉20g |
| 活性炭 | 40g(10gずつ4つに分ける) | 園芸用の炭を砕いたもの40g |
| 食塩 | 10g | 食卓塩10g |
| 水 | 100mL | 水道水100mL |
| チャック付き保存袋 | 4枚 | 小さめのポリ袋4枚と輪ゴム4本 |
| デジタル温度計 | 1本 | 料理用温度計1本 |
| ストップウォッチ | 1台 | スマホのタイマー |
| はかり | 1台 | 計量スプーン(小さじ1杯=約5g) |
| 軍手 | 1組 | ゴム手袋1組 |
| 記録用紙 | A4用紙2枚 | ノート2ページ |
手順
予想を書く
何をする:どの袋が一番温かくなるかを予想します。
どうやる:「全部入り」「食塩水なし」「活性炭なし」「空気を抜いて閉じる」の4つを紙に書き、温かくなる順番を予想します。
なぜ:実験の前に予想すると、結果と比べたときに考えが深まります。
食塩水を作る
何をする:実験に使う食塩水を用意します。
どうやる:水100mLに食塩10gを入れ、とけるまで混ぜます。
なぜ:食塩水は、鉄と酸素が結びつくのを助けるはたらきをします。
スチールウールを小さくちぎる
何をする:鉄が空気にふれやすい形にします。
どうやる:軍手をつけて、スチールウールを5gずつ4つに分け、それぞれを細かくほぐします。
なぜ:かたまりのままだと空気にふれる面がせまく、熱が出にくくなります。
4つの条件を作る
何をする:袋ごとに中身を変えます。
どうやる:Aは鉄5g+活性炭10g+食塩水10mL、Bは鉄5g+活性炭10g+水10mL(食塩なし)、Cは鉄5g+食塩水10mL(活性炭なし)、Dは鉄5g+活性炭10g+食塩水10mLを入れて空気を抜いて閉じます。
なぜ:条件を1つずつ変えると、何が発熱に関係したのかが分かります。
A・B・Cは口を軽く開けておく
何をする:空気が入る状態にします。
どうやる:A・B・Cは袋の口を3cmほど開けたままにし、Dだけはしっかり閉じます。
なぜ:鉄が熱を出すには空気中の酸素が必要かどうかを、Dと比べて確かめられます。
5分ごとに温度を測る
何をする:袋の温度の変化を記録します。
どうやる:温度計の先を袋の外側に当て、0分、5分、10分、15分、20分、25分、30分の温度を記録します。
なぜ:時間ごとの変化を残すと、どの条件が早く、どこまで温かくなったかが分かります。
一番高い温度を比べる
何をする:条件ごとの最高温度を調べます。
どうやる:記録した中で一番高かった温度と、その時間を条件ごとに書き出します。
なぜ:「何℃まで上がったか」は、結果を比べる一番分かりやすい数字です。
表とグラフにまとめる
何をする:記録を見やすくします。
どうやる:横を時間、たてを温度にした折れ線グラフを、A〜Dの4本ぶん書きます。
なぜ:グラフにすると、温度の上がり方の違いがひと目で分かります。
観察ポイント・記録の取り方
| 時間 | A 全部入り | B 食塩水なし | C 活性炭なし | D 空気を抜く | 気づいたこと |
| 0分 | 実験開始・室温 ℃ | ||||
| 5分 | |||||
| 10分 | |||||
| 15分 | |||||
| 20分 | |||||
| 25分 | |||||
| 30分 |
つまずきやすいポイント
⚠️ 温度がほとんど上がらない
なぜ:スチールウールがかたまりのままだと、空気にふれる面がせまくなります。
対処:軍手をつけて、細かくほぐしてから袋に入れます。
⚠️ 水を入れすぎてしまう
なぜ:水が多いと鉄が水にしずみ、空気にふれにくくなります。
対処:食塩水は10mL(大さじ約2/3)を守り、しめらせる程度にします。
⚠️ 温度計を袋の中に入れてしまう
なぜ:中に入れると先がぬれて、正しく測れないことがあります。
対処:温度計は袋の外側に当てて測ります。
⚠️ 4つを別々の時間に始めてしまう
なぜ:始める時間がずれると、同じ条件で比べられません。
対処:4つを並べてから、いっしょにタイマーをスタートします。
発展アイデア
安全上の注意
まとめ方(発表・レポート)
模造紙1枚またはスライド5枚がおすすめです。
「予想」「方法」「写真」「温度の表」「折れ線グラフ」「分かったこと」の順にまとめます。
タイトル例:
📺 参考動画
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