一般小学生
まとめ
【定義】
物質を加熱した際に体積が増加する「膨張」と、冷却した際に体積が減少する「収縮」の現象。特に金属においては、液体に比べてその変化が非常に小さいという特徴がある。
まとめ
物質は一般に加熱で膨張し冷却で収縮するが、水は4℃で体積が最小になる特殊な性質を持つ。金属の体積変化は極めて微小なため、針やストロー等を用いた拡大装置によって観察を行う。
解説
温度変化に伴う物質の体積変化について、液体（水）と固体の特性を詳述する。水は0〜100℃の広い温度域では加熱により体積が増すが、4℃付近では例外的な挙動を示し、4℃で体積が最小（1.0000cm³）になり、それより温度が下がっても体積が増える。フラスコを用いた実験において、熱湯に浸した直後に水面が一時的に下降するのは、中の水よりも先に容器であるガラスが熱を受けて膨張し、容積が増大するためである。一方、金属の膨張は液体よりもはるかに小さく、肉眼では捉えにくい。実験では、アルコールランプで加熱した金属棒の微小な伸びを針に伝え、その針に刺したストローが回転する仕組みを利用して、変化を視覚的に拡大し観察を容易にする工夫がなされる。
小学生のみなさんへ
もの（物質）は、あたためると大きくなり、冷やすと小さくなります。これを「ぼう張（ぼうちょう）」といいます。でも、水だけは少し変わっていて、4ど（4℃）のときに一番体積が小さくなるという特別な性質を持っています。また、鉄などの金属が大きくなる変化はとても小さいので、目で見てもなかなかわかりません。そのため、はりやストローをつけた特別な道具を使って、金属がのびる動きを大きくして観察する工夫をします。
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