福島県教育センター所報ふくしま　No.61（S58/1983.06） -008/042page

小・中・高校教材

水の物性を調べる実験について

科学技術教育部　 平　山　　　昇

1　はじめに

　物質の三態変化は，小学校，中学校，高等学校へと発展的に扱われている。すなわち，小学校では，水が温度によって，水蒸気や氷に変わることを理解させ，中学校では，物質固有の特性を表すものとして，融点や沸点を求めさせ，さらに，固体，液体，気体の密度の測定も行わせている。また，高等学校においては，物質の三態変化をエネルギーとの関連において，とらえさせている。これらを指導する素材として，中学校，高等学校では必ずしも水を扱ってはいない。

　しかし，水は最も身近かで日常生活とも極めて関連が深い物質であるので，生徒の理科への興味を喚起する上で，有意義な素材であると考えられる。そこで，水に関する実験を，小，中，高との関連において取りあげ，よりよい実験結果を得るための実験方法を検討した。

2　水の沸点を求める実験
　水の沸点を求める実験を行ってみると，沸点が100℃にならないことが多い。小学校では「水が沸騰すると，ある温度以上には温度があがらなくなること」をねらいとしているので，あえて100℃であることを示す必要はない。しかし，水の沸点が100℃であることは広く知られているので，実験を行った際に沸点が100℃にならない場合，このことに対して，疑問を持つ児童が多く見られる。そこであらかじめ，これらの原因を考察しておく必要がある。その原因としては，次の５つのことが考えられる。

(1) 温度計の器差
　温度計を数本，同じ条件で湯の中に入れてみると，示度が異なるものが見られる。これは，温度計には器差があるためである。従って，生徒に温度計を使用させる場合は，あらかじめ，標準温度計（又は0.1℃目盛の温度計）と比較して，器差の大きいものを除き，器差の少ないものを，使用させるようにする。沸点を測定するときの温度計の器差の確認は図３のような方法で行う。

（2）温度計の特性
　温度計は，中の液体（トルエンや水銀等）の高さまで，測定する液につけたときに，正しい温度を示すように作られている。したがって，下の図のような方法で実験すると，図１の場合は，温度計の球部ばかりが加熱されているが、水銀柱のところが空気にふれているので，示度は液温よりも低くなる。これを図３のようにすると，水銀柱の部分の温度は液温に近くなるので，示度も液温に近くなってくる。図２の場合は丸底フラスコの大きさによって示度が異ってくるが，水銀柱の部分が空気中に露出しているもの程，示度は低くなる。図１や図２の場合，温度計を，ガラスや厚紙の円筒で覆うと，示度が上昇する。

同一条件における測定結果の例（アルコール温度計使用）

測定条件	図１の場合	図２の場合	図３の場合
温　　度	94．0℃	96．8℃	99．8℃

　

(3)　沸騰石の有無
　沸騰が連続的に起こっているときの液温が沸点であるが，きれいに洗浄したガラス器具の場合は沸騰が起こりにくく，液が沸点以上に過熱されることがある。この場合には，沸騰が断続的に起こって，そのたびごとに，温度が上下して定まらない。沸騰石を用いるとこのような現象は起こらない。

測定結果の例
（762mmHg）

測定条件	沸騰石有	沸騰石無
沸　　点	100．0℃	102．5℃