一般小学生
まとめ
- 金属棒が熱によってわずかに膨張する様子を、針の回転とストローの振れを利用して視覚的に拡大して観察する手法。
- 金属の熱膨張は液体や気体に比べて非常に小さいため、微細な変化を捉えるための工夫として用いられる。
- 物質の熱膨張の性質だけでなく、容器（ガラス）と中身（水）の膨張速度の差を学ぶ実験にも関連する。
解説
一般に物質は温度が上がると体積が増加（膨張）し、温度が下がると体積が減少（収縮）する性質を持つ。しかし、金属のような固体の熱膨張は、液体や気体に比べると極めてわずかである。このため、肉眼で直接その伸びを確認することは困難である。
「針とストロー」を用いた実験では、加熱された金属棒が伸びる力を利用して、その上に置かれた針を転がして回転運動に変える。針には長いストローが取り付けられており、針のわずかな回転がストローの先端では大きな動きとなって現れる。このレバーのような仕組みによって、ミクロン単位の微細な変化を視覚的に捉えることが可能になる。
小学生のみなさんへ
鉄などの金属を温めると、ほんの少しだけ長さが伸びるという性質があります。でも、その伸びはとても小さくて、目で見てもなかなか気づくことができません。
そこで、金属が伸びたことをわかりやすくするために「針とストロー」を使います。金属の棒の上に針を置き、その針に長いストローをくっつけます。金属が伸びて針が少しでも転がると、長いストローの先が大きく動くので、金属が伸びたことがはっきりとわかるようになるのです。
また、水などの液体も温めるとふくらみます。お湯を入れたフラスコを観察すると、水面が上がる前に一瞬だけ下がることがあります。これは、水よりも先にガラスの入れ物が温まって、先にふくらんで広がるからなのです。
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