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光を体験しよう ?光のじっけん室?

太阳光を利用しよう

ペットボトルで太阳热温水器を作ろう

ペットボトル太陽熱温水器の温度をはかる子ども
むずかしさレベル 3

太阳の热を利用して、水をどのくらいあたためることができるのでしょうか?ペットボトルで太阳热温水器を作って、実験してみましょう。
お风吕よりもあたたかいお汤を作ることができるかな?さあ!挑戦です。

じっけんの目的
太阳のエネルギーは、光として地球にとどきます。私たちは、この太阳エネルギーを、発电や暖房など、暮らしのいろいろなところで利用しています。ところで、どうして太阳の光があたると物はあたたかくなるのでしょう?光と热にはどんな関係があるのでしょうか?太阳光について调べてみましょう。

準备するもの

  • 2尝用ペットボトル 4本
  • 黒纸、白纸
  • 段ボール箱(2尝用ペットボトルが1本入るもの)
  • タオル 2枚
  • アルミホイル、食品用のラップ
  • 温度计
  • 洗濯バサミ
  • 军手
  • セロハンテープ、はさみ
  • ノート、笔记用具
実験で用意するもの

はさみを使う时には、ケガをしないように十分に注意しましょう。

组み立てよう!

step1 ペットボトルに黒纸、白纸をはろう
ペットボトルに黒紙を巻く様子
  1. 2本のペットボトルは、黒纸を巻き付けてセロハンテープで止めます。
  2. 1本のペットボトルは白纸を巻き付けてセロハンテープで止めます。
  3. 残りの1本は、透明のものをそのまま使います。
step2 箱の中にタオルをしいて、アルミホイルをはろう
箱の中にタオルをしいて、アルミホイルをはる様子
  1. 箱の中の热が逃げないようにするため、箱の内侧にタオルをしきます。
  2. 次に太阳の光を反射させてペットボトルに太阳光が集まりやすくするためにアルミホイルをはります。
step3 ペットボトルに水を入れよう
ペットボトルに水を入れている様子
  1. 4本のペットボトルに同じくらいの量の水を入れます。
  2. 黒纸や白纸を巻いたペットボトルは、どこまで水が入ったかがわからないので、最初に透明なペットボトルに水を入れて、その水を移します。水を移す时には、「ろうと」があると便利です。

※水はいっぱいまで入れないで、少し余裕を持って入れましょう。
※屋外では帽子をかぶって実験を行いましょう。

step4 水の温度をはかるための準备をしよう
温度计を洗濯バサミではさむ様子
  1. キャップをはずして水の温度をはかる時、温度计が中に落ちないように洗濯バサミで温度计をはさみ固定しておきましょう。
  2. 実験を始める前に水の温度をはかっておきます。水の温度をはかったら、必ずキャップをしめます。

だいたい15℃?18℃の位置に洗濯バサミをはさむとちょうどよい高さになります。

step5 箱の中に水を入れた黒ペットボトルを入れよう
箱の中に黒のペットボトルを入れる様子

黒纸を巻いたペットボトル1本を箱の中に入れます。その际、キャップはしっかりしめておきましょう。

step6 箱にラップをはろう
箱にラップをはる様子

箱のフタになるように、きれいにラップをはります。ラップが箱にくっつきにくい时には左右2ヶ所くらいをセロハンテープで止めます。

箱のまわりにガムテープをはると、ラップがくっつきやすくなります。

観察してみよう!

step1 3本のペットボトルを设置しよう
3本のペットボトルを設置する様子

黒纸を巻いたペットボトル1本と白纸を巻いたペットボトル、透明なままのペットボトルを日当りのよい场所に寝かせておきます。

step2 箱に入れたペットボトルを设置しよう
箱に入れたペットボトルを設置している様子

ペットボトルが入った箱を、同じように日当りのよい场所におきます。太阳の光をまっすぐに受けるように箱の角度をいらなくなった新闻纸や雑誌を使って调整します。

箱の影がペットボトルに当たらないくらいに箱を起こします。

step3 3本のペットボトルの温度を记録しよう
ペットボトルの温度を記録する様子

15分に1回、キャップをはずして水の温度をはかり記録していきます。温度だけでなく、天気もいっしょに記録すると、天気と温度の関係が分かります。 昼間の日ざしが一番強い12?15時くらいの3時間くらいの間、記録を続けてみましょう。

※キャップを外す时にペットボトルを倒さないよう注意しましょう。
※ペットボトルが熱くなってきますので军手をはめて持ちましょう。

step4 最后に箱の中のペットボトルの温度をはかろう
箱の中のペットボトルの温度をはかる様子

最后に箱に入れたペットボトルの温度をはかります。どのくらい温度が违うか比べてみましょう。

※ペットボトルが熱くなっていますので、やけどをしないように军手をはめて持ちましょう。

もっとしろう!

実験の结果をまとめよう!

黒纸を巻いたペットボトル、白纸を巻いたペットボトル、透明なペットボトル、それぞれ温度がどう変化したか、结果をグラフにまとめてみましょう。
箱に入れたペットボトルの温度はどうだったでしょうか?
その理由も考えてみましょう。

温度変化のグラフの例

温度の変化をグラフにまとめよう!

太阳の光で、なぜ水があたたかくなるの?
太阳光に含まれる光线の分布図

太阳光に含まれる光线の分布図

私たちは、太阳の光にあたるとあたたかく感じます。これは、太阳の光が、私たちの体を直接あたためているからです。これを热放射(ねつほうしゃ)といいます。これは、太阳光にふくまれている赤外线などによって起こります。
电気コタツや电热器などもこの赤外线を出してまわりをあたためています。太阳光にもたくさんふくまれています。赤外线は、见ることができませんが、目に见える光(可视光)と同じように白い色やアルミホイル、镜に反射します。
反対に、黒い色にはよく吸収されます。そのため、黒纸を巻いたペットボトルは、赤外线をよく吸収して、水の温度が高くなったのです。

箱の中にタオルをしいてアルミホイルをはり、ラップでふさいだ黒のペットボトルの温度が一番上がりました。その理由としては、下记のような点があげられます。

  1. 黒のため赤外线がよく吸収された。
  2. アルミホイルによって太阳光が反射し、それも黒が吸収した。
  3. タオルとラップによって箱の中の温度が外の温度にあまり影响されずに保温されていた。

山村 紳一郎(やまむら しんいちろう)先生
さまざまな雑誌や书籍、イベントで自然科学の最先端情报から科学の楽しみ方?游び方を、绍介?提案し続けるサイエンスライター。
和光大学非常勤讲师。成蹊学园サステナビリティ教育研究センター客员フェロー。

ペットボトルにアルミホイルを巻いたらどうなるでしょうか?
また、黒や白以外の色をペットボトルに巻いて、太阳光のあたる场所においたらどうなるのでしょうか?
ためしてみましょう。

もっとためしてみよう!もっと调べてみよう!

ペットボトルにアルミホイルを巻いたらどうなるでしょうか?
また、黒や白以外の色をペットボトルに巻いて、太阳光のあたる场所においたらどうなるのでしょうか?
ためしてみましょう。

アルミホイルや色のついた紙を巻いたペットボトルを設置している様子

アルミホイルや黒以外の色だとどうなるだろう?

まとめてみよう!

水の温度を记録してわかったことを顺序よく実験ノートにまとめよう。

ほかのじっけんもやってみよう