試してフシギ

氷の密度こぼれる?こぼれない!(No.40)

こぼれる?こぼれない! こぼれる?こぼれない!

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

どうしてなのかな?

氷を水に浮かべると、水面が上昇します。では、氷が溶けたら水面はさらに高くなるのでしょうか?
いいえ、氷が溶けても水面の高さは変わりません。

そうかなるほど!

溶けて水になった時の体積と、氷の時の体積の違いが関係しています。氷が溶けても水面の高さは変わらない理由を調べてみましょう。
氷をどのような形でつくっても、氷の重さで水中に沈む部分の体積が決まるので、溶けて水になれば沈んだ部分の体積におさまってしまいます。
したがって、氷が溶けてしまっても水面の高さは変わらないのです。

・ペットボトル1本(2Lサイズ)
※水槽にしますが、その他、縦長で透明なものなら実験に適します。
・氷をつくる容器
(プリンやゼリーの空き容器などを利用)
・カッターナイフ
・はさみ
・油性サインペン

  • 容器に水を入れ、冷凍庫に入れて氷をつくります。

  • 2

    ペットボトルの上部にカッターナイフで切り込みを入れ、はさみで切り取って水槽にします。

  • 3

    ペットボトルの水槽に氷を浮かべ、水面の高さにサインペンで印をつけます。

  • 4

    氷が溶けきった時、水面の高さがどうなっているか調べます。

もっと実験してみたい人に・・・

モノを入れたり、氷のかたちを変えたりするとどうなるのでしょう?

  • 1

    上と同じような容器に水を入れ、その中にビー玉や小石、ガラスのおはじきなどを沈めて、冷凍庫で凍らせます。
    ※中に入れるモノは水に浮かないもので、氷が水面に浮いていられる程度の量にしてください。

  • 2

    おわん形の氷をつくります。
    (大小2つの容器を重ね、小さい方の容器を割りばしなどで支えます)

  • 3

    この2種類の氷を水槽に浮かべて同じように実験します。

実験の結果

氷をどのような形でつくっても、氷の重さで水中に沈む部分の体積が決まるので、溶けて水になれば沈んだ部分の体積におさまってしまいます。また、モノを入れた氷は、入れたモノの重さで水中に沈む部分が大きくなります。氷が溶けてモノが底に落ちると、残った氷が入れたモノの分だけ軽くなって、浮き上がると同時に、水面が少し下がります。その後、氷が溶けてしまっても水面の高さは変わりません。

NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものです。工作の完成品は市販品と同等ではなく、代用品にもならないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。

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