2020.01.17優秀な人たちは、自分が疑問に思ったことを調査し、他人が分かりやすいようにまとめて発表します。今まで出てきた偉大な学者たちも、自分たちの発見を、誰もが理解できるような分かりやすい論文にまとめて発表しています。彼らの発見に高い価値があるのです。彼らはどんな方法で、研究を分かりやすく発表しているのでしょうか?その方法はとてもシンプルな3段階に分かれています。実験して数値を記録グラフにして表現グラフの意味を読み取るこの3つを意識するだけで、素晴らしい発表に近づきます。今回は、そんなスゴイ科学者たちの方法論を「水は、いろいろな物質をどれくらい溶かすのか?」を調べることを通して学んでいきます。使い、物質の性質を読み取る物質が水に溶ける限界量を調べる昔の人々は、「なぜ、物質が水に溶けると見えなくなるのだろう?消えてしまったのか?」と不思議に思っていました。粒が見えないほどに小さくなっているだけで、消えたわけではありません。水の中にちゃんと存在しています。従って、水が物質を溶かす量には限度があります。ある一定量以上を溶かすと、もはやその物質は溶けず、そのまま水の中に見えるようになっています。水は、無限に物質を溶かすわけではありません。世界中にある様々な物質。これらの「水が物質を溶かす限界の量」はどれくらいなのでしょうか?実験し、物質の溶解度を記録するまずは科学者の方法論の1つめ、「実験して数値を記録」するところから!今回はまず、硝酸カリウムで考えてみます。硝酸カリウム硝酸カリウムは、鉱石として鉱山から採取できる物質です。農業の肥料や保存のための食品添加物や防腐剤、火薬など、気づきにくいですが私たちにとっても身近な物質です。神経を鎮める作用もあるので、知覚過敏を防ぐための歯磨き粉にも入っています。物質を水に溶かす実験をしましょう。実験結果は、以下になりました。あることが分かりました。このように、「限界まで溶けた」ことを、飽和(ほうわ)したと言います。硝酸カリウムを溶かした水溶液は、飽和しているといえます。飽和した水溶液は、そのまま飽和水溶液と呼びます。普通の水溶液と、飽和水溶液もし手っ取り早く飽和水溶液を作りたい場合、とにかく溶け残りが出るまで物質を水に溶かしましょう。物質が溶け残るということは、その水溶液がすでに飽和しているからです。これで硝酸カリウムの性質が少し理解できました。100gの水に溶かした時、31.6gで飽和する物質があれば、それは硝酸カリウムに違いありません。水に溶ける質量の限界のことを、溶解度(ようかいど)といいます。実験により、硝酸カリウムの溶解度が分かりましたね。水温を変えてみたら......?「よし、硝酸カリウムの溶解度が分かったぞ、実験終了!」......皆が既にご存知のように、ブラック、プリーストリ、ハーバー、ラヴォアジエなど、世界を変えてきた化学者(錬金術師)たちは、これだけで満足するわけがありません。ラヴォアジエ夫妻は、決して真理の追求をやめなかった「水を熱して、水温を変えても溶解度は同じだろうか?」と疑問に思うのが化学者です。先ほど「硝酸カリウムの溶解度は31.6だ!」と判明したのは、あくまでも水温が20°Cの常温の水です。実験を進歩させて、0°Cまで冷やしたり、逆に熱して、30°C、40°C...と徐々に水温を変えて溶解度を計測すると、スゴイ発見がありました。溶かすことができました。先ほどは、「硝酸カリウムの溶解度は31.6だ」と言っていました。溶解度は水温によって変化するので、正確には「硝酸カリウムは水温20°Cのとき、溶解度が31.6だ」と言わなければなりませんね。溶けていれば飽和水溶液です。それを熱して30°Cにするだけで、それはもはや飽和水溶液ではないことに注意!!水温が高くなると余裕が出る硝酸カリウム以外の物質も、溶解度を調べてみましょう。ミョウバンミョウバンも、天然の鉱石から産出する物質で、古くは衣類の染料として利用されていました。需要のある大切な物質で、15世紀頃にはトルコやイタリアが主な産出地となり莫大なお金を手にしていました。ミョウバンそのミョウバンの水温と溶解度の関係を調べると、以下のようになりました。塩化ナトリウム毎日食べている、最も身近な塩化ナトリウム(食塩)についても学びましょう。塩化ナトリウムの水温と溶解度の関係を調べると、以下のようになりました。20°Cの水100gの場合、塩化ナトリウムの溶解度は35.9。計算すると、この塩化ナトリウム飽和水溶液(食塩水)の質量パーセント濃度は、約26%。したがって、水温20°Cの場合、塩化ナトリウムの最大の質量パーセント濃度は約26%です。水温20°Cで「質量パーセント濃度30%の食塩水」は作ることは不可能。溶解度の変化を表すグラフを作る実験が終わり、「どうやら、水温によって溶解度は変化するようだ」という驚く事実が明らかになれば、それをもっと分かりやすい形で発表する必要があります。「フックの法則」を発見したロバート・フックも、その法則をグラフで表現したことを覚えていますか?フックの法則は何が凄いのか?計算とグラフを通して考えるバネの伸びと力の大きさは比例する!というフック大先生の理論、フックの法則はもうバッチリですよね。今回は、物理においてめちゃくちゃ大切であるフックの法則を、グラフを使いながら数学っぽく見ていきます。フックの法則の表とグラ...menon.network2019.07.26これが、科学者の方法論の2つめ「結果をグラフで表現」です。グラフで表し、皆が分かりやすい形にすることが、実験の価値を高めます!硝酸カリウムの溶解度曲線まず、硝酸カリウムの溶解度の変化の表をもう一度確認しましょう。横軸に水温を、縦軸に溶解度をとったグラフに書き記してみましょう。硝酸カリウムは、水にどれだけ溶けるのか温度により、どれだけ溶ける量に差ができるのかなどが一目瞭然です。グラフを作図することで、物質の性質を分かりやすく伝える効果があります。グラフは、実験結果(データ)を分かりやすく表現するミョウバンの溶解度曲線この調子で、記録した表を使い、ミョウバンの溶解度曲線も作図します。ミョウバンの溶解度曲線を描いてみました。最後に、身近な塩化ナトリウム(食塩)の溶解度曲線を描きましょう。↑の表をもとに、溶解度曲線を描いてみました。溶解度曲線を使い、物質の性質を読み取る実験で明らかにした溶解度の数字をグラフで表現することで、物質の特徴がひと目で理解できるようになりました。グラフに表した後は、科学者の方法論の3つめ「グラフの意味を読み取る」です。グラフが意味することを考え、言葉で表現してまとめます。以下に、グラフから読み取れることをまとめてみました。「硝酸カリウムとミョウバンは、水温による溶解度の変化が大きい「塩化ナトリウムは、水温による溶解度の変化が少ない」ことが読み取れます。この硝酸カリウムとミョウバンをたくさん水に溶かしたければ、どんどん水を熱すればよいのです。(ミョウバンの方が、急激に溶ける量が増えていますね)逆に、塩化ナトリウムは水を熱してもあまり溶ける量が増えない、ことが溶解度曲線から読み取れます。他にも、「10°Cの水なら塩化ナトリウムが一番溶けるが、30°Cでは硝酸カリウムが一番溶ける」...など、グラフはたくさんのことを分かりやすく教えてくれます。科学者は現代でも、こんな形で実験結果を分かりやすく発表し、世の中を進歩させているのです。中1理科アルキメデスの原理と【浮力】。映画にもなっている、1912年に沈没して1500人以上の死者を出したタイタニック号は、質量が約5万t(トン)ありました。当時の豪華客船タイタニック。力って何?身の回りの「力」のはたらきを学ぼう普段、「あの人は力がある」とか、「力を込めてボールを打つ」とか、何気なく力という言葉を使っています。サッカーだと、ボールを蹴る強さを「キック力」と言いますよね。理科では、この「力」について学ぶことがとても大事です。【密度】のグラフを利用すれば、物質の性質がよく分かるそれぞれの物質には、それぞれの密度があります。それはどこの純金であろうと変わりません。(多少の誤差は出る)。物質は固体・液体・気体と三態を持ち、温度によって状態変化します。【凸レンズ1】火がないのに燃える?光を集める『焦点』を理解しようこの回では、光の屈折を利用して面白い役割を果たす、凸レンズついて深く学んでいきます。前回に、身の回りで常に働いている力として、重力について学びました。重力こそ最も重要な力ですが、それ以外にもたくさん「力」の種類があります。今回では、重力以外の様々な「力」を学んでいきます。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。氷が水に浮くありがたさ。氷が水に浮くありがたさ。状態変化メタ情報ログイン投稿フィードコメントフィードWordPress.orgタイトルとURLをコピーしました。