小学校理科 4学年

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小学校の学習小学校理科 > 小学校理科 4学年

光合成とデンプン[編集]

成長と日光・養分[編集]

植物が土のなかから芽(め)をだすことを 発芽(はつが) といいます。

もしも、植物が発芽(はつが)したあとに、光に当てずに、かげになる場所に置いていたり、肥料をあたえなかったりすれば、しっかりとした植物はできません。

太陽の光のことを、日光(にっこう)といいます。

植物の成長には、発芽(はつが)で必要だった水・空気・適当な温度のほかに 日光(にっこう) が必要になります。また、かならずしも必要(ひつよう)ではないですが、肥料(ひりょう)がくわえられると、育ち(そだち)が よくなります。鉢植え(はちうえ)などに植えられた植物は、肥料がないと、外から土に栄養が流れ込まないので、植物の育ちが、かなり悪くなります。


日当たりがわるいと、植物は、緑色にはなりません。日当たりがないと、くきも細く、葉も小さいです。

光合成は、主に植物の葉で、おこなわれる。

植物は、葉で、日光を受けることで、栄養をつくっています。この栄養は、「でんぷん」という炭水化物(たんすいかぶつ)をつくっています。

炭水化物(たんすいかぶつ)とは、お米や、パンの原料の麦(むぎ)などに、とくに多くふくまれている栄養で、体の熱エネルギーになる栄養です。

ジャガイモのイモの部分にも、炭水化物(たんすいかぶつ)は多く、ふくまれています。


この日光をあびてデンプンをつくることを 光合成(こうごうせい) といいます。


シロイヌナズナの気孔。(上)開いた気孔、(下)閉じた気孔

光合成では、空気中の二酸化炭素を吸収し、酸素を放出しています。 葉の裏を、けんび鏡でよくみると、穴があります。この穴は、 気孔(きこう) といって、この穴から、空気が取り入れられ、光合成につかわれています。

光合成は、葉の、緑色の 「葉緑体」(ようりょくたい) という部分でおこなわれています。 植物が緑色をしているのは、この、光合成に必要である葉緑体の色が、緑色だからです。


でんぷん
ヨウそデンプン反応
※ この説明(せつめい)では、「ほうちょう」をつかいます。ですが、ほうちょうをつかのはキケンですので、学校の授業のほかには、このじっけんは、しないでください。

ジュガイモのいもを、「ほうちょう」で切った切り口に、すこし、ヨウそ液((ようそえき、ヨウ素液)という液体をたらすと、青むらさき色になります。ヨウ素液そのものの色は、うすい黄色です。ジャガイモの切り口は、白い色です。 つまり、ジャガイモとヨウそ液とが、くみあわあって、なにかが、おきたことになります。


また、じゃがいもの切り口からでる白い汁にも、少しヨウ素をたらすと、青むらさき色になります。

これは、 デンプン という物質が含まれてていて、そのデンプンとヨウそが、反応(はんのう)をしたからです。

このデンプンとヨウ素との反応を ヨウ素デンプン反応(ヨウそデンプンはんのう) といいます。

このデンプンは、植物が成長するために、植物が作った栄養です。

なお、ヨウそ液液は、光にあたると、性質がかわってしまうので、光があたらないように、茶色いビンに、はいっています。

ヨウそ液は、食べては、いけません。のんでも、いけません。ヨウそ液をつけたイモも、食べてはいけません。ヨウそ液をつけたイモは、「もえるゴミ」として、すててください。


ヨウ素デンプン反応(はんのう)は、ある物が、デンプンなのか、それとも、デンプンではないのかを、しらべるのに利用(りよう)されます。


なお、デンプンは、漢字で「澱粉」と書きますが、表記は、ひらがなで「でんぷん」と書いたり、カタカナで「デンプン」と書くことが多いです。べつに、デンプンを、ひらがなやカタカナで書くべきとは、決まっていません。


  • 肥料(ひりょう)

肥料には、さまざまな養分があるが、とくに肥料として有名な養分に、 ちっ素(ちっそ) と リンカリウム がある。この3つの成分を、 肥料の3要素 とか「肥料の三大要素」などといいます。

このほか、マグネシウムや鉄やカルシウムなども、肥料になる。 とくに、3要素としてあげた養分(ちっ素・リン・カリウム)が、植物の生育に多く必要になる。


季節と動物・植物のようす[編集]

季節がちがうといろんなちがいがありますね。夏はあつく、冬は寒い。花は春で、秋は落ち葉。どんなイメージがありますか。植物を育てたり、身近なところにいたりあったりする動物や植物を観察して、季節の変化と生き物の様子を調べてみましょう。


モンシロチョウやアゲハチョウでは、成虫になる季節がことなる春型と夏型がある。春型は、春に成虫になる。春型は、前の冬の間は、さなぎである。夏型は、夏に成虫になる。いっぱんに、夏型のほうが、体が大きい。

夏型のモンシロチョウやアゲハチョウは、夏の間に、たまごを2回・3回ほど、うみつける。

春では、いろいろ種類の、こん虫が、多くなる。チョウや、テントウムシや、ミツバチなども多いです


夏では、セミの成虫やカブトムシの成虫が、多くなる。

秋では、スズムシの成虫やコオロギの成虫が鳴くようになります。秋には、トンボも多いです。 スズムシは「リーンリーン」となきますが、これは、はねがこすれている音です。


秋になると、ススキに、穂(ほ)が、なります。 エノコログサにも、ほがなります。エノコログサとは、ネコジャラシのことです。

秋になると、春には多かったテントウムシやミツバチなどは、秋には少なくなります。うごきも、おそいです。 テントウムシなどは、見当たらなくなりますが、死んだわけではなく、落ち葉のかげなどに、ひそんでいることがおおいです。 テントウムシやハチの冬ごしは、成虫のまま、冬をこします。

コオロギや、バッタやカマキリは、秋の間にたまごを、うみます。 コオロギやバッタは、めすが、土の中に、たまごをうみつけます。

カマキリは、めすが、木のえだなどに、たまごをうみつけます。たまごをうみうけたあとに、あわのような物で、たまごをおおいつくします。

野生(やせい)の、コオロギの成虫やバッタの成虫やカマキリの成虫は、冬をこせずに、死にます。 冬をこせない理由は、虫は、人間やイヌやネコなどとはちがって、体温を調節できずに、体がつめたくなってしまうので、多くの虫は冬を生きたままこすのが、むずかしいです。 また、冬は、多くの草がかれるので、虫にとってはエサになる草が、へってしまうのも、冬をこすのがむずかしい理由のひとつです。

冬には、こん虫が、ほとんど見られません。 アゲハやモンシロチョウは、さなぎで、冬をこします。 テントウムシやハチの冬ごしは、成虫のままで、冬をこします。 コオロギやバッタ、カマキリは、たまごで、冬をこします。

カエルは、土の中などで、じっと、カエルの親が、しずかにしています。このように、冬のあいだ、巣(す)などで、じっとしずかにしていることを 冬みん(とうみん、冬眠) と言います。カエルは、冬には、冬みん(とうみん)をしています。 アメリカザリガニは、土の中で、冬みんします。 土の中にいるのは、外よりも、土のなかのほうが、あたたかいからです。

クマも、冬みんします。

タンポポは、冬になると、葉が、地面に広がります。このじょうたいのタンポポを ロゼット といいます。

植物の発芽(はつが)

植物が、芽を出すことを 発芽(はつが) といいます。

たとえばヘチマのばあい、まず ふた葉(ふたば) という、2まいの、はっぱが、でてきます。 この、さいしょにでてくる葉っぱは、そのあとのはっぱとは、とくちょうがちがうので、さいしょにでてくるはっぱには 「子よう」(「しよう」、子葉) という名前がついています。

ヘチマのばあいは、しようは、葉が2枚の「ふたば」です。ですが、ほかのしょくぶつでは、かならずしも、しようは、葉が2まいとは、かぎりません。

いっぽう、「しよう」ではない、ふつうのはっぱを 本よう(ほんよう、本葉) と言います。


ブナの子葉(下)と、本葉(上)


子葉(しよう)と、本葉(ほんよう)は、とくちょうが、ちがいます。

子ようは、だ円形(だえんけい)で、あつさがあつくて、すべすべしている。


本葉(ほんよう)は、ギザギザしていて、ザラザラしていて、毛があり、厚さ(あつさ)はうすいです。


ほかの本を見て、芽(め)が出たばかりの植物のそだて方を、しらべる場合には、子ようと本葉とを、まちがえないように。 その本の写真や絵などをみて、「葉」ということばが、子ようのことを言ってるのか、本葉のことなのか、絵や写真を、さんこうにするひつようがあります。


まず、子ようができて、そのあとに、さらに植物がせいちょうして、本ようが、できます。

子ようは、本ようがそだちはじめると、子ようは、かれます。

子ようは、養分(ようぶん)をたくわえていて、その養分が、本葉を育てるために使われています。なので、本葉ができたら、もう子ようには養分は、のこっていません。また、子ようは必要なくなるので、子ようはかれるのです。

なお、発芽のときの子葉(しよう)の数は、植物の、しゅるいによって、ちがいます。 ヘチマやアブラナでは、子葉は、2枚です。 子葉が2枚の植物を そう子葉るい(そういしようるい、双子葉類) といいます。

ヘチマやアブラナの他にも、ダイコンやマメなどが双子葉類(そうしようるい)です。

ふた葉ができるのは、双子葉類の植物での発芽である。

イネやトウモロコシやネギでは、子葉は1枚である。子葉が1枚の植物を、たん子葉るい(たんしようるい、単子葉類)という。

単子葉類では、ふた葉は、つくられない。

なお、マツやスギでは、子葉の数は、決まっていない。マツやスギは、裸子植物(らししょくぶつ)です。くわしくは、上の学年でならうと、おもいます。


葉(は)の、いろ

植物が草になる植物の場合、本葉ができてからあとの、草の植物の色は、きほんてきには緑色である。 子ようは、きみどり色のばあいが、おおいです。 どんな植物も、本葉ができたばかりのころの、本葉の色は、緑色です。

秋ごろになると、紅葉(こうよう)とか黄葉(こうよう)といって、本葉が赤や黄色にいろづきますが、できたばかりの本葉では赤や黄色にはなりません。


季節に関して言うと、ほとんどの植物は、春や夏に、育つ植物が多い。冬のあいだは、植物は、せいちょうが止まることが多い。

昆虫や虫には、植物の葉や、花のみつなど、植物をエサにしているものが多く、これらの葉や花は、春や夏に多いので、昆虫や虫も、春や夏に、多く、ふえる。


  • ヘチマ

まきひげという、棒などがちかくにあると、それにまきつくような、ものがでてくる。

ヘチマは、明るい場所で育つ。くもりよりも、晴れのほうが、よくそだつ。

ヘチマの花には お花(おばな) と め花(めばな) がある。 め花には 子ぼう(しぼう、子房) といって、花びらの下に、ふくらんだ部分ができる。


ヘチマのお花には、おしべがあり、このおしべの先に 花粉(かふん) がついている。この花粉が、め花にあるめしべにつくと、子ぼうが (み) になる。

ヘチマの花に実ができるのは、め花だけである。お花には、実は、できない。

花粉が、めしべにつくことを 受粉(じゅふん) という。

植物が、花から、みつをだすのは、こん虫を利用して、受粉をさせるためである。 こん虫が、花のみつをすうときに、その花がお花だと、こん虫のからだに、花粉がくっつく。そのあと、もしも、こん虫が、べつの花にうつったら、そのうつった先の花がめ花だと、こん虫についていた花粉が、め花のめしべにくっつく。 こうして、こん虫を利用して、受粉が、おこなわれる。

ヘチマにかぎらず、おおくの花が、このような、お花とめ花のしくみになっている。


  • 秋の植物

秋になって、すずしくなると、木は、葉の色がかわる。葉の色は、植物の種類によるが、カエデでは葉が赤くなる。イチョウでは、葉がきいろくなる。

葉が、あかくなることを 紅葉(こうよう) という。 葉が黄色くなることを 黄葉(こうよう) という。 カエデは、秋には、葉が、あかく、紅葉する。 イチョウは、秋には、葉が、きいろく、黄葉する。 紅葉や紅葉の、しくみについては、上の学年で、くわしくあつかいます。今はまだ、「紅葉」・「黄葉」という言葉を知っていればよい。

秋になって、まず、葉の色がかわりますが、さらにすずしくなると、多くの種類(しゅるい)の木は、葉をおとします。 秋ごろに植物が葉をおとすことを 落葉(らくよう) という。

だが、じつは、種類によっては、葉をおとさない植物もあります。 マツやスギは、秋になって、すずしくなっても、葉をおとさない。このような葉をおとさない木を じょう緑じゅ(じょうりょくじゅ、常緑樹) という。ヒノキやサザンカも常緑樹である。

いっぽう、カエデやイチョウやサクラは、あきになると、落葉して、葉をおとす。このような葉をおとす木を、落葉じゅ(らくようじゅ、落葉樹)という。

落葉では、その木の、すべての葉をおとします。



電池のはたらき[編集]

かん電池と豆電球[編集]

しゃしんのなかにあるマッチは、大きさをくらべやすくするために、おいてあります。でんきをながすときに、マッチは、つかいません。


豆電球まめでんきゅう)とかん電池(かんでんち)を、どう線やどう線つきソケットを使ってつないでみましょう。どうやったら明りがつきますか。調べてみましたか。答えは輪(わ)になるようにつなぎます。

※ どう線(どうせん、導線)
電気をとおせる金ぞくの線のことです。もっている人に電気が流れないように、ビニルでおおわれています。電池にどう線をつけるときは、ビニルのぶぶんをはがして、つかいます。
導線の導は、「みちびく」という意味です。電気をみちびいているので、このような名前がついています。


電池についてのせつめいに、もどります。

かん電池の中のしくみ。(ドイツ語での、せつめい。)Plius-Polと書かれているばしょがプラスきょくです。
ぜったいに電池の中をあけないでください。かんたんにはあけられないしくみになってますが、もし、中をあけると、あぶないです。この絵は、せつめいのために、見せています。

かん電池の、まるまっていない、はじっこは2つありますよね。そのうち、かたほうのめんの、まん中に、もり上がっているところがありますね。その、まん中の、もり上がっているところがプラスきょくです。わからなければ大人のひとに、きいてください。

マイナスきょくは、まるまっていない、はじっこのめんのうち、でっぱりのないほうの、めんのまん中に、ちょっとだけくぼんだばしょが、ありますね。そのまんなかの、ちょっとくぼんだばしょが、マイナスきょくです。わからなければ大人のひとに、きいてください。

  • 明かり(あかり) が つく、つなぎかた
  • 明かり が つかない、つなぎかた。


まめ電球から2本のどう線がでていますよね。そのうちの一本を、かん電池のプラスきょくにどう線をつなぎます。あまった、もう一本のどう線を、かん電池のマイナスきょくにつなぎます。どう線を、電池にくっつけるほうほうは、セロハンテープでくっつけられます。

うまく、くっついて、できあがれば、電気がながれて、豆電球に、あかりがつきます。わっかの間がとぎれると電気は通りません。

あかりがつかない場合は、どこかをまちがえているか、電球がこわれているか、電池の中の電気がなくなっているので、お母さんなどのおとなの人にきいてください。


身の回りには電気でんき)を通す物とそうではない物があります。電気を通す物、それは金ぞくです。金ぞくとはどんな物のことを言うのでしょう。 金ぞくとは、(てつ)や(どう)やアルミニウムなどのような物(もの)です。


豆電球とどう線、かん電池を使ってどんな物が電気を通すか調べてみましょう。金ぞくであっても、間にペンキがぬってあったり紙をはさんだりと、あいだに電気をながせない別のものがあると、電気は通りません。


回路(かいろ)

電池にどう線をつなぐと、どう線の輪っかが出きますね。このどう線が、プラスきょくから、どう線をとおって、ひとまわりして、マイナスきょくまで電気が流れています。

このような電気がながれる、どう線の輪っかを回路(かいろ)といいます。「回路」の「回」とは、「まわる」という意味(いみ)です。「路」とは「みち、とおりみち」という意味です。

回路がつながっているときの、かん電池とどう線の中での、電気のながれを、電流でんりゅう)と言います。 電気は、プラスきょくから出てきて、どう線を通って、マイナスきょくにもどります。


回路記号(かいろ きごう)[編集]

電気回路(でんきかいろ)の配線(はいせん)を、図(ず)で説明(せつめい)するときに、毎回(まいかい)、写真のようなそっくりな絵で説明すると、せつめいする作業が、たいへんな手間になるので、記号(きごう)が回路図をかくときに、もちいられます。

かんでんち。
ながいがわが、プラスきょくです。
みじかいがわが、マイナスきょくです。

電池にはプラス極(プラスきょく)とマイナス極(マイナスきょく)があるが、回路記号では線が長い方がプラス極です。じっさいの電池では、でっぱりのある側(がわ)がプラス極です。回路図で、短いがわは、マイナス極です。 この記号は、おぼえてください。どちらがプラス極(きょく)の側なのかも、おぼえてください。

まちがえて、ぎゃくにおぼえやすいので、注意(ちゅうい)してください。

※ 回路図(かいろず)の、電池(でんち)の記号(きごう)の、みじかい部分が、電池のプラス極のでっぱりに見えて、まちがえてみじかいほうをプラスとおぼえてしまうことがある。これは、まちがいです。

正しい記号の意味を、もういちど、書きます。電池の回路記号で、ながいほうが、プラス極です。回路記号で、短いがわは、マイナス極です。 かん電池に豆電球とスイッチをつなぐと、あかりをつけたり消したりできます。また、モーターをつなぐと回転させることもできます。豆電球やモーターを使って、かん電池のはたらきを調べよう。 さて、豆電球はかん電池とつなぐとあかりがつきます。モーターはかん電池とつなぐと回転します。 このあかりや回転をもっと明るくしたり、速くしたりできないのでしょうか。

「かん電池をふやせばいい。」、多くの人がそう答えると思います。でも、かん電池を増やしたからといって、かならず豆電球が明るくなったり速くモーターが回ったりするわけではありません。まず、+(プラス)極から-(マイナス)極へともどってくるように、輪になるようにつながなければ電気は流れません。電池をいくつかつなぐ方法のしゅるいを2つしょうかいします。

電池のつなぎかた[編集]

  • 直列(ちょくれつ)つなぎ
かん電池を +- +- ・・・・・・とじゅん番にならべてつなぎます。かん電池をふやすとたくさんの電気が流れますので、豆電球は明るくなります。
-+ +-や、+- -+ と、かん電池をつないでも、電気は流れません。
直列つなぎ。
右側がプラス極に、つながっている。
  • 並列(へいれつ)つなぎ
かん電池を横にならべて+極どうし、-極どうしをつなぎます。そして、+極をつないだどう線と-極をつないだどう線をモーターや豆電球につなぎます。豆電球の明るさやモーターの速さは変わりませんが、かん電池は長持ちします。
並列つなぎ
右側がプラス極に、つながっている。


くわしい、せつめい。
電池の、電気をながす強さのことを 電圧(でんあつ) と言います。電圧のたんいは ボルト です。ボルトは「V」と略します。お店で売られている乾電池などをよくみると、本体に電圧が「1.5V」(1.5ボルトのこと)とか、書いてあります。
電圧のおおきさをかぞえるときは、ふつうはマイナス極を基準(きじゅん)にして電圧をかぞえるので、たとえば1.5Vの電池を1個つないだ回路では、マイナス極の電圧の大きさは0V(ゼロボルト)として数えて、プラス極の電圧は1.5V(いってんごボルト)というふうに、電圧の大きさをかぞえます。
電池の回路記号を覚えるときは、「電池記号では、長さが長いがわが、電圧の大きいプラス極である。」って、おぼえてください。

かんでんちを2個、ちょくれつにつなぐと、電圧は、足し算で、足し合わされます。電圧が1.5Vの電池を、2個、直列につないだら、電圧は、

1.5 + 1.5 = 3.0

で、3.0Vの電圧になります。

※ 本書で、つぎにおしえる「ていこう」は、小学校では習わないかもしれませんが、ウィキペディアでの、画像の用意のつごうで、豆電球の回路図が見当たらないので、かわりに「ていこう」をもちいた回路図を、しょうかいします。豆電球をもちいた回路図については、市販(しはん)の参考書(さんこうしょ)などを参照(さんしょう)してください。なお、中学校では、「ていこう」を習うはずです。

電気を流れにくくする物体のことを、ていこう(抵抗)といいます。

電池と抵抗だけをつないだ簡単な回路図を、れいに、しめします。

かいろず

ていこうの記号は、昔(むかし)と今(いま)とでは、じつは、記号がちがいます。小学生は、あたらしいほうの、記号をおぼえてください。あたらしいほうは、はこ型の四角い記号が、あたらしい「ていこう」の記号です。ギザギザしたほうは、昔の「ていこう」の記号です。

ていこうの、直列つなぎと並列つなぎを、図にすると、つぎのようになります。

(※ 画像では、「ていこう」の記号は古いギザギザのほうになっていますが、これから中学生になる小学生は、新しいハコ形の記号で「ていこう」を書いてください。ウィキペディアの画像の用意の都合で、古いほうのギザギザ記号での紹介になっています。)
  • まめでんきゅう

豆電球(まめでんきゅう)の回路図は、以下のようになります。

まめ電球の、記号(きごう)。

○(まる)の中に、×(ばってん)を書いた記号ですね。×の、はじっこは、そとがわの丸に、くっついています。

ばってんの線は、丸から、はみださずに、書いてください。


  • 回路図の図記号

小学校の3年や4年あたりで、つかうことになるかもしれない部品の、回路図の図記号を書きます。

電流計(でんりゅうけい)や、電圧計(でんあつけい)は、回路にながれている電気のせいしつをはかる道具です。電流計や電圧計は、使い方をまちがえると、こわれます。 学校(がっこう)の授業(じゅぎょう)の計画(けいかく)にもよりますが、学校の理科のじっけんで、もしかしたら、電流計や電圧計を、つかうかもしれません。 電流計や電圧計をつかうときは、学校の先生の指示(しじ)にしたがって、正しいつかいかたで、つかってください。

もし、理科の実験で、電流計(でんりゅうけい)などをつかわないとしても、その理由は、きっと、小学校の生徒(せいと)が、電流計をこわさないように心配したからなので、きちんとした理由があってのことです。小学生のかたは、学校では、先生の授業(じゅぎょう)の計画(けいかく)に、したがってください。

電流(でんりゅう) とは、回路がつながっているときの、かん電池とどう線の中での、電気のながれのことです。電気は、プラスきょくから出てきて、どう線を通って、マイナスきょくにもどるのでしたね。電流の単位は アンペア です。アンペアは記号で、「A」とかきます。

電圧(でんあつ )とは、電流をながそうとする、つよさ(強さ)のことです。電圧の単位は ボルト です。ボルトは記号で V と書きます。ふつうの乾電池(かんでんち)の電圧は、だいたい1.5Vくらいです。

光電池(こうでんち)[編集]

おおきな光電池。ソーラーパネルともいう。

光電池は光を電気に変えるきかいです。太陽電池(たいようでんち)とも、いいます。 光電池にも、プラス極とマイナス極があります。 乾電池で、豆電球を明るくさせたり、モーターをまわせたのと同じように、光電池でも、豆電球をつけたり、モーターをまわせたりします。 光電池での、電気をながすつよさは、電池にあてた光がつよいほど、光電池の電気もつよくなります。 なので、たとえば、かがみなどをつかって、光電池に光をあつめると、あつめたぶんだけ、光電池の電気も、つよくなります。

光電池を、紙などで、かげにして、光をさえぎると、電気は、ながれなくなります。 紙をはずして、光電池に、また光にあてると、光電池は、電気を流せるようになります。

乾電池は、つかいつづけると、電気がながせなくなってしまいます。いっぽう、光電池は、おとしたりしてこわさなければ、ずっと、つかえます。このため、光電池のほうが、資源(しげん)を節約(せつやく)できると考えられています。 光電池のことを、英語で、「ソウラ・セル」(SOLAR CELL)というのですが、そのため、光電池をつかった品物の名前が「ソーラー〇〇」というふうな名前がつくことが多いです。 光電池の形は、ひらたい板のような形をしていることがあります。板のような形をしたものをパネルということがあるので、板のような光電池をソーラーパネル(SOLAR PANEL)ということもあります。

ソーラー・カー。

光電池で走る車は、「ソーラー・カー」 (SOLAR CAR) といいます。

導体(どうたい)と不導体(ふどうたい)[編集]

鉄などの金ぞくのように、電気をながしやすいものを 導体(どうたい)といいます。 いっぽう、木や紙や、ふつうの石には、電気はながれません。電気が流せない物を 絶えん体(ぜつえんたい、絶縁体) といいます。 導線(どうせん)の金ぞくの部分は、導体(どうたい)です。導線の、ビニルの部分は、絶えん体(ぜつえんたい)です。

物質[編集]

物質(ぶっしつ)とは、その物体が何からできているかを表すものです。試しに、空気と呼吸した気体に含まれている 酸素(さんそ) と 二酸化炭素(にさんかたんそ) を 気体検知管(きたいけんちかん) で、測って(はかって)みましょう。

また、メダルに含まれている金(きん)・銀(ぎん)・銅(どう)や、ふだん飲んでいる水(みず)なども物質の1つです。他にもどのようなものがあるかを調べてみましょう。


月と、太陽と、わく星[編集]

月。
月の見え方

月があかるいのは、月が太陽の光に、てらされているからです。月の表面(ひょうめん)のうち、太陽の光をあびている面が、明るく見えるので、地球から、見ることができます。月のうち、太陽にてらされていない、かげになっているほうの面は、地球からは、くらくて、見えません。 つまり、月は太陽の光を 反射(はんしゃ) しています。(※ 反射 ・・・ はねかえすこと。)


太陽のように、その星から光をはっしている星を、 こう星(こうせい、恒星) といいます。いっぽう、月そのものは光を発していないので、月は こう星では、ありません。


地球から見た、月のうごきかたは、太陽と同じように、東の空から南の空を通り、西の空にしずんでいきます。また、月の形には、まるい円のかたちの 満月(まんげつ) と、はんぶんの 半月(はんげつ) と、もっとほそい 三日月(みかづき) や 26日の月 があります。

月は、三日月や満月などいろいろな形に見えますが、動き方は同じで、どの月も東の空から南の高い空を通り、西の空へ動きます。


月の1日の動き 上げんの月。午後6時に南中している。月は、東からのぼって、西にしずむ。

南の空で、月がもっとも高くなるので、月がもっとも高くなることを南中(なんちゅう)と言います。 南中している月は、文字どおり、南に月があります。


満月を見るには、夕方に東からのぼるのが見え、夜中に南の空を通って、朝に西にしずみます。

三日月は、夜中でないと見えません。三日月は、朝や昼間に東からのぼっているのですが、太陽の光で地球が明るいので、朝や昼間の東からあがったばかりの月は見えません。夜中になると、西の空にしずもうとしている三日月が見えます。

半月には、午前中に見える 下げんの月(かげんのつき) と、午後に見える 上げんの月(じょうげんのつき) があります。

上げんの月は、右がわが明るく見える半月です。下げんの月は、左がわが明るく見える半月です。

  • 上げんの月

上げんの月は昼に、東からのぼり、夕方に南の空を通って、夜中、西にしずみます。 上げんの月は、昼間でも、東の空で しろっぽい上げんの月が見えます。

月の1日の動き 上弦の月


  • 下げんの月

下げんの月はま夜中に、東からのぼり、朝の6時ごろに南の空を通って、午前の11時ごろに西にしずみます。 下げんの月は、昼の午前11時ごろでも、西の空に、しろっぽい 下げんの月 が見えます。正午には、下げんの月は、しずんでいます。

下げんの月 の 1日のうごき


月が、すべてかけてしまって、みえないときの月を 新月(しんげつ) といいます。

太陽と月の、それぞれの場所によって、地球から見える月の形が、かわって見えます。

月の見え方。

月の見える形は、毎日、すこしずつ、かわっていきます。かわる順番(じゅんばん)は、満月から始めたとすると、

満月 → 下弦の月 → 26日の月 → 新月 → 上弦の月 → 次の満月

と、かわっていきます。 だいたい約30日で、はじめの満月から次の満月までを、くりかえします。


じつは、月は地球のまわりを、回っています。このように、星が、星のまわりを回っていることを 公転(こうてん) と,いいます。月は、地球のまわりを 公転(こうてん) しています。


地球そのものも、太陽のまわりを、公転しています。地球が太陽のまわりを1まわりするのに、1年かかります。季節が1年ごとにくりかえす理由は、地球の太陽のまわりの公転です。

地球の自転の、ようす

いっぽう、地球は、1日に1回、自転(じてん)を、しています。自転のため、地球からは、時間ごとに、太陽がうごいて見えますが、じっさいに、うごいているのは、地球です。


太陽のように、光を発している星を、 こう星(こうせい、恒星) と言います。 いっぽう、地球のように、その星じたいは、光をはっしない星で、太陽のまわりを回ってる大きな星を、 わく星(わくせい、惑星) といいます。

地球は、わく星です。月は、わく星では、ありません。

太陽のまわりを回っている惑星は、地球の他にも、あります。太陽から近い順に惑星を書くと、

水星(すいせい)、金星(きんせい)、地球(ちきゅう)、火星(かせい)、木星(もくせい)、土星(どせい)、天王星(てんのうせい)、海王星(かいおうせい)

です。

めい王星(めいおうせい、冥王星)は、準惑星(じゅんわくせい)です。冥王星は、昔は惑星(わくせい)として、あつかわれていましたが、せいれき2006年から、冥王星は、惑星では、なくなりました。

月のように、惑星(わくせい)のまわりをまわっている星は、 えい星(えいせい、衛星) といいます。

月は、地球という惑星のまわりをまわっているので、月は、 えい星(えいせい、衛星) です。

月や、太陽は、まるいです。じつは、地球も、まるいです。

地球から見た場合に、月があかるく見えるのは、月で、太陽の光を反しゃしてるからです。


月のクレーター。

月の表面に見える、黒く見える丸い穴をクレーターと言います。でこぼこした、くぼみがあります。 クレーターが出きた理由は、いん石(いんせき、隕石)が、ぶつかったからだろう、と考えられています。

クレーターとはべつに、月の表面の、黒く見えるあたりを (うみ) といいます。「海」と言っても、月の海には、水はありません。

そもそも、月には、水がありません。月には、空気も、ありません。

月の表面には、海がいっぱいあるけど、裏には、ほとんどありません。

月の表面の、白く見える部分を(りく)と、言います。

星座[編集]

ペガスス座

夜空には、月だけでなく星もありますね。昔の人は、その中でもとくに明るい星に注目して、その集まりをいろいろな人や動物、道具に見立てて名前をつけていました。これを 星座(せいざ) といいます。よくうらないで目にする12星座もその一部です。七夕の物語のように星や星座にはいろいろな神話やお話があります。星座は全部で88個です。日本からは、およそ50個の星座を見ることができます。

きょうみがある人は調べてみましょう。

季節(「きせつ」、いみ: はる・なつ・あき・ふゆ のこと。)によって、見える星座がかわるばあいがあります。 北極星という北の空にある星と、そのまわりにある北の空の星座は、一年中、みることができます。

南の空や、東や西の空の星座は、季節によってかわります。

地球は、じつは、北極(ほっきょく)と南極(なんきょく)を中心にして、まわっています。このような、北極と南極を中心とした回転を自転(じてん)といいます。

日本は、地球の北がわの北半球(きたはんきゅう)にあるので、日本からは北極の方角にある空が見えます。南極のほうの空は、日本からは地面にかくれて見えません。地球儀(ちきゅうぎ)で、日本と南極とを糸で結んで、まっすぐに糸をのばすと、地球は丸いので、糸も丸くなりますよね。糸は丸くなれても、人間の目でみる方向は、まっすぐにしか見れません。 つまり、日本から見た南の空は、じつは、日本と南極とを結ぶ線の上にある赤道(せきどう)に向かった方角なのです。

いっぽう、南の空にある、春の星座は、いっぱんに秋にはまったく見ることができません。南の空にある、夏の星座は、冬には見れません。南の空にある、秋の星座は、春には見えません。南の空にある、冬の星座は、夏には見えません。


これは、日本が北半球にあるからです。

もし、南半球にある国の人たちが星座を見たら、南半球ではは、南の空にある星座は一年中、おなじになります。 南半球では、北の空の星座が、季節によって、かわります。

この本は、日本の小学生に向けて書かれているので、とくにことわらないかぎり、北半球にある日本から見た星座について書いています。


星の明るさ[編集]

星には、いろいろな明るさのものがあります。明るい星から1等星(いっとうせい)、つぎに明るい2等星(にとうせい)、そのつぎに明るい3等星(さんとうせい)、つづけて同じように4等星・5等星・6等星・7等星・8等星,・・・・・と明るさによって分けられています。人間の目では、6等星(ろくとうせい)まで見えます。また星には、いろいろな色のものがあります。白っぽい星や赤っぽい星などです。さそり座のアンタレスは、赤っぽい色の1等星です。

1等星の明るさは、6等星の明るさの、およそ100倍です。1等星より明るいものは0等星や、-1等星(マイナスいっとうせい)になります。 マイナスとは、数字の0よりも前の数です。

Real Number Line.png
マイナスをふくめた数のならびかた





星座を夜の空に、さがすときは、1等星や0等星などの、明るい星を、手がかりにして、さがすと、さがしやすいと思います。


北の空の星座[編集]

北斗七星(ほくと しちせい)
カシオペヤ座。「W」のような形をしている5個の星が、カシオペヤ座。

日本から、北の空を見ると、 北斗七星(ほくと しちせい) と カシオペヤ座 が見える。 北斗七星の形は、「ひしゃく」という水をくむための道具のような形をしています。

ひしゃく

そして、カシオペヤ座は、5個の星が「W」のような形で、ならんでいる星座です。

ま北の方角に、北極星があります。これは、時間がたっても、うごきません。なので、方角を知るときに、たいせつな星です。

これらの北の空の星は、一年中を通して、日本から、夜に見ることができます。


北極星は、2等星なので、さがしづらいかもしれません。かわりに、北斗七星やカシオペヤ座を利用して、北極星を探すことが多いです。 北極星とカシオペヤ座の、だいたい、あいだに、北極星があります。


なお、北斗七星は、星座ではなく、おおぐま座の一部です。 北極星は、星座ではなく、こぐま座の一部です。こぐま座の、しっぽの先が北極星になっています。 北極星は、一年中、見えるのですから、こぐま座もしっぽの先と、その近くは、一年中、見えるのです。


星座早見[編集]

星座早見

夜空で星座をさがすのには、 星座早見(せいざ はやみ) という道具がべんりです。また、プラネタリウムや天文台では、ふだん目にすることのできないような星や宇宙の勉強ができます。では、星座について学習しましょう。


夏の大三角[編集]

夏の大三角。
「Cygnus」(キグナス)とあるのが、はくちょう座で、「Deneb」がデネブ。
「Aquila」がわし座で、「Altail」がアルタイル。
「Lyra」がこと座で、「Vega」がベガ。

7月7日の七夕の日に、南の空に、三角形のような星座が見えますね。この星座は、 夏の大三角(なつのだいさんかく) といいます。こと座のベガ(おりひめ星)、わし座のアルタイル(ひこ星)、はくちょう座のデネブの3つの明るい星をつないでできる星座です。

はくちょう座は、十字のような形をしている星座です。 わし座も、十字のような形の星座です。


ちなみに、ベガの明るさは0等星です。アルタイルは0.8等星(れいてんはち とうせい)です。デネブは1等星です。


星の動き[編集]

星は、じつは、時間が立つとともに動きます。 この理由は、地球が自転(じてん)をしているからです。自転とは、北極(ほっきょく)と南極(なんきょく)とを中心にして、地球が、まわることです。

見ている空の方角によって、どのくらい星がうごくかは、ちがいますが、北の空では、だいたい1時間に15度くらい、北極星のまわりを、北極星を中心とした円にそって、回っています。向きは、時計の針(はり)とは、反対向きに、北極星のまわりを回っています。

ところで15度という数字と、一日の長さについて、おはなしします。

一日は24時間でしたよね。算数でならった「かけ算」で、24時間に15度をかけてみましょう。つまり 「24 × 15」です。

24 × 15 = ?


答えは、360です。なお、円の角度は360度です。もし、読んでいるあなたが、知らなくても、いまここで、「円の角度は360度」と知ればいいだけです。分度器の半分の円が、180度なのですから、かんぜんな円は 180+180=360 で、円の角度は360度です。


さっき、説明した「1時間で、星の動きは15度」ってのは、北の空の星での、はなしですよ。

南の空や、東や西の空では、星の、1時間あたりのうごきの角度が、ちがいますからね。



7月7日の午後7時から、さそり座を1時間ごとに観察しましょう。同じ場所で、同じ方位を見て観察することが大切です。観察するときに電信ばしらやたて物などの目じるしがあるとよりわかりやすくなります。午後8時ごろ、東の空に見えるさそり座は、午後10時ごろには南の空を通り、その後、西の空に動きます。星の動きは、太陽の動きと同じです。しかし、気づいたかもしれませんが、時間とともに星は動きますが、そのならび方はかわりません。


星の色[編集]

星には、いろんな色の星があります。 色のちがいは、星の表面の温度のちがいです。星の表面の温度のことを、表面温度(ひょうめんおんど)といいます。

さそり座のアンタレスなどの赤色の星は、温度が3000度です。 黄色い星は、表面温度が、およそ6000度です。太陽も表面は6000度です。 白い星は、表面の温度が、およそ10000度です。白い星は、冬に見える、おおいぬ座のシリウスなどがあります。

青白い星は、15000度くらい、またはもっと熱い温度です。青白い星は、おとめ座のスピカがあります。


色と、星の表面温度のならびを書くと、次のようになります。

(温度がひくい) 赤 → オレンジ → 黄色 → 白い色 → 青白い色 (温度が高い)
色と、表面温度の関係。
「K」とは、ケルビンという単位で、小学校では、習わない単位ですので、読者が、もし分からなくても、気にしないでください。
表面温度の、くわしい、せつめい

どのようにして、星の温度がわかったのかというと、じつは、色から、調べているのです。


とても、あつく、熱した鉄などは、光を出すことが知られています。(あぶないので、マネは、しないでください。)

いっぽう、光をプリズムにとおすと、色が分かれます。

このような、とてもあつい物からでる光も、プリズムにとおすと、色が分かれます。

むかしのヨーロッパの科学者(かがくしゃ)が、とても、あつい物から出てくる光にふくまれている色をしらべたら、温度が千度や二千度くらいの時は、赤い光がおおいですが、もっと温度をあげていくと、だんだん、白い光が多くなってくることが、わかってきたのです。 さらに、もっと、もっと、温度を上げていくと、物体から出る光は、青白い光が多くなってくることが、わかってきたのです。


昔の科学者は考えました。「地上の物体では、温度が高いほど、赤い光から青白い光になる法則(ほうそく)があるんだから、夜空にうかぶ星の色も、地上とおなじように、青い星は、きっと温度が高いにちがいない」と、むかしの科学者が、かんがえたのです。 じっさいに、この考えは、ただしいことが、さまざまな研究(けんきゅう)から、たしかめられています。

この説明(せつめい)より、もっとくわしい説明は、小学生には、ちょっと、むずかしくなります。わからなくても、あまり気にしないでください。


色で温度が分かる種類(しゅるい)の星は、太陽のように、その星じたいが光を出してる星です。さそり座のアンタレスも、おおいぬ座のシリウスも、自分から光を出しているのです。

※ あぶないので、けっして太陽の温度を、実験(しっけん)では、しらべては いけません。太陽をちょくせつ見ると、目をいためるキケンがあります。太陽を反射させた光や、プリズムで分けた光でも、目をいためるキケンがあります。

月は、自分からは、光を出していません。太陽の光を反射(はんしゃ)しているので、月は明るく見えるだけです。月の温度は、月の光からは、わからないのです。

冬の大三角形[編集]

赤い線:冬の大三角
青い線:冬のダイヤモンド

オリオン座の ベテルギウス と、おおいぬ座の シリウス と、こいぬ座の プロキオン が、 冬の大三角形 です。


ちなみに、ベテルギウスの明るさは0.4等星(れいてんよん とうせい)です。シリウスは -1.5等星(マイナスいちてんご とうせい)です。

太陽[編集]

※注意 太陽を直接、見ては、いけません。目を痛めます。
※注意 太陽を直接、望遠鏡で、のぞいても、いけません。目を痛めます。


太陽の大きさは、太陽の直径が、地球の直径の約109倍です。

でも、太陽は、小さく見えますね。 地球から見える太陽の大きさは、月の大きさと同じくらいですね。

これは、太陽が、とても、とくに、はなれているからです。

地球から月までのきょりは、約38万kmですが、地球から太陽までの距離は約1億5000万kmも、あります。

また、太陽の体積は、地球の体積の130万倍もあります。 109×109×109 = 1295029 ≒ 1300000 です。

太陽の表面の温度は 6000℃ です。 内部にいくほど、温度は高くなり、太陽の中心部の温度は およそ1500万℃ と言われてます。


地球から太陽までの距離は約1億5000万kmも、あります。とても遠いので、太陽から出た光が、地球にとどくまでに、8分、かかります。

私たちが地上で見る太陽の光は、じつは8分前に太陽からでた光なのです。

太陽の構造:
1. 太陽核
2. 放射層
3. 対流層
4. 光球
5. 彩層
6. コロナ
7. 太陽黒点
8. 粒状斑
9. 紅炎


  • 黒点(こくてん)
黒点

太陽を観測(かんそく)した写真(しゃしん)をよくみると、表面(ひょうめん)に黒い しみ のようなものが見えます。これを 黒点(こくてん) といいます。

この黒点は温度がまわりよりも、ひくく、4000℃ 〜 5000℃ だということが分かっています。

そして、この黒点は、毎日、おなじ方向へ、移動していきます。

これは、太陽が自転をしているからです。

また、太陽上のいくつもの黒点の速さから、太陽が気体であることが分かっています。太陽が固体だとした場合の計算と合わないので、太陽は気体だ、とされています。

  • 太陽の中心

太陽の中心は、水素で出来ています。この水素の原子核(げんしかく)が4個あつまり、核融合(かくゆうごう)をして、ヘリウムの原子核に、かわります。 この核融合反応(かくゆうごう はんのう)のときに、とても大きな熱エネルギーが発生します。


  • 光球(こうきゅう)

太陽の、光って見える表面の部分のことを 光球(こうきゅう) といいます。 太陽の表面温度が 6000℃ というのは、この光球の温度が 6000℃ だということです。

  • 彩層(さいそう)

光球のまわりを、気体がとりまいています。これは太陽の大気(たいき)である。この太陽の大気(たいき)の層を 彩層(さいそう) という。

彩層の厚さは数千kmから1万kmにもおよびます。

彩層は、ふだんは見えませんが、日食(にっしょく)の時に、皆既日食(かいき にっしょく)の数秒間だけ見れる場合があります。また、とくべつな望遠鏡でも見ることができます。

地球と月と太陽が一直線にならんで、月が太陽の光球を 完全に おおいかくす ことを かいき日食(かいきにっしょく、皆既日食)と、いいます。

  • プロミネンス
紅炎(プロミネンス)

とくべつな望遠鏡で彩層を見ると、ところどころ、あかい炎(ほのお)が、もえあがっています。 これを 紅炎(こうえん) または プロミネンス といいます。

プロミネンスの高さは数万kmから数十万kmにも、およぶことがあります。

  • コロナ
皆既日食(かいきにっしょく)では、光球が完全に かくれたときに、かがやくコロナを見ることができます。

彩層の外がわには、うすい気体が広がっています。この層を コロナ といいます。コロナには、光球からの光があたってるのですが、とてもうすいので、ふだんは、まったく見えません。 コロナにあたった光は、光球からの強い光に、かきけされてしまい、ふだんは気づきません。 コロナの明るさは、光球の100万分の1くらいなので、ふだんはコロナには気づけません。

地球と月と太陽が一直線にならんで、月が太陽の光球を 完全に おおいかくす かいき日食(かいきにっしょく、皆既日食) のときだけ、太陽の光球が かくれるので、コロナからの光が見えます。


骨(ほね)と、筋肉(きんにく)[編集]

人間のほね。
英語(えいご)ですが、日本語の翻訳(ほんやく)ができあがるまで、これで代用(だいよう)してください。

私たちのからだの中には (ほね) があります。骨によって、からだをささえています。また、ほねは、かたいので、のうや内ぞうなどをまもる役目(やくめ)もあります。 ほねのあつまりを 骨格(こっかく) といいます。

  • 頭骨(とうこつ)


のうをまもっている、あたまの大きな骨です。 目がはいるためのすきまが、あります。 鼻(はな)が通るためのすきまが、あります。

  • 背骨(せぼね)
せぼね

せなかのまんなかにある、くびのせなかがわから、こしのあたりまでのびている、一本の長いほねです。からだをささえています。 せぼねのある動物(どうぶつ)を セキツイ動物 といいます。わたしたち人間も、セキツイ動物です。

  • ろっ骨
ろっこつ。(肋骨)

むねのあたりにある、かごのような、ほねです。「心ぞう」(しんぞう、心臓)と、「はい」(肺)を、まもっています。しんぞうとは、けつえき(血液)をおくりだすところです。「はい」とは、口(くち)からすった空気(くうき)を、からだのなかにとりこむ場所(ばしょ)です。


  • 骨ばん(こつばん)
こつばん。(骨盤)

腸(ちょう)などのないぞうを、まもっている。腸(ちょう)とは、食事(しょくじ)でたべた栄養(えいよう)を、からだにとりこむ場所(ばしょ)です。

きんにく
あたまの きんにく

筋肉(きんにく) は、体(からだ)をうごかすのに、つかわれます。 ほねだけでは、からだは、うごきません。

わたしたちが、うで(腕)を、うごかすときは、きんにくによって、うでのほねをうごかして、そして、腕(うで)が、うごきます。

かんせつ

うでには、まんなかに、ひじがありますね。骨(ほね)と、べつの骨とが、つながっている場所を かんせつ(関節) といいます。「ひじ」も、かんせつです。

かんせつは、ほとんどのかんせつの場合、そのかんせつを中心にして、まわりの骨(ほね)を、うごかすことができます。

かんせつは、ひじのほかにも、あります。てくびもかんせつです。てくびは、まげることができますよね。

  • ゆび

ゆびのまげられる場所もかんせつです。

  • かた

うでのつけねの かた にも、かんせつが、あります。
うでは、ひだりのうでと、みぎのうでを、べつべつにうごかせるので、みぎのかたにあるかんせつと、ひだりのかたにあるかんせつは、べつのかんせつです。

  • くび

くびも、くびのむきをかえることができるので、かんせつです。

  • せぼね

せぼねも、おなかをまるめることができるので、せぼねには、かんせつがあります。

  • あしのつけね

あしも、あしのつけのところで、あしをうごかせるので、そこには、かんせつが、あります。
あしは、ひだりのあしと、みぎのあしを、べつべつにうごかせるので、みぎのつけねにあるかんせつと、ひだりのつけねにあるかんせつは、べつのかんせつです。


  • ひざ

ひざのところでも、あしをまげられるので、ひざには、かんせつがあります。
あしにある「ひざ」と、うでにある「ひじ」は、なまえがにていますが、べつのかんせつです。

  • あしのゆびや、あしくび

あしくびや、あしのほねにも、かんせつが、あります。


からだをうごかすしくみは、きんにく(筋肉)が、ほね(骨)を、うごかしているのでしたね。ほね(骨)をうごかすためのきんにく(筋肉)は、きんにくのはじっこが、両方(りょうほう)とも、ほね(骨)についています。このような、ほねをうごかすためのきんにくを こっかくきん(骨格筋) といいます。

こっかくきん(骨格筋)の両はじの、ほねについているぶぶんを けん(腱) といいます。

このこっかくきんが、ちぢんだり、ゆるんで元(もと)の長さにもどることで、ほねをうごかします。 このしくみで、ほねをうごかせるためには、こっかくきんは、両はじが、べつべつのほねに、ついていなければいけません。


くわしい、かんせつの、しくみ
いっぱんてきな、関節(かんせつ)。
ligament 靱帯(じんたい)
enthesis 腱付着部(けん ふちゃくぶ) ※腱(けん)が、くっついている場所です。
synovial cavity 滑液腔(かつえきくう)
bursa 滑液嚢(かつえきのう)
articular cartilage 関節軟骨(かんせつ なんこつ)
joint capsule 関節包(かんせつほう)
tendon 腱(けん)
epiphyseel bone 骨端(こったん) ※ほねのはじっこのことです

関節(かんせつ)は、2つの骨(ほね)から、なりたちますが、そのうちのいっぽうは、さきがまるいです。もういっぽうは、ほねのさきが、ややくぼんでいます。このようにして、うまく、くみあわさるように、なっています。骨(ほね)の先が丸く出っぱっているほうを関節頭(かんせつとう)といい、くぼんでいるほうの骨を関節窩(かんせつか)といいます。

関節(かんせつ)は、関節頭(かんせつとう)と関節(かんせつ)と関節窩(かんせつか)をつつんでいる関節包(かんせつほう)を持っています。関節包(かんせつほう)の内がわは滑膜(かつまく)と呼ばれる膜組織(まくそしき)であり、滑膜から滑液(かつえき)とよばれる液(えき)が分泌(ぶんぴつ)されて、その液が関節腔(かんせつくう)をみたしています。滑液(かつえき)にはすべるをよくするやくめと、軟骨(なんこつ)に栄養(えいよう)をあたえるやくめがあります。 関節包(かんせつほう)のまわりには、靭帯(じんたい)があって、じょうぶにしています。


うでのきん肉
「うで」の きん肉
うでをまげるときは、BICEPS(バイセプス)が、ちぢんでいる。
うでをのばすときは、TRICEPS(トリセプス)が、ちぢんでいる。BICEPSは、日本語では上腕二頭筋(じょうわん にとうきん)といい、うでの力こぶのきん肉のこと。TRICEPSは、日本語では三頭筋(さんとうきん)という。

うで(腕)の、ひじのところで、うでをまげるためのきん肉と、うでをのばすためのきん肉は、べつべつのきん肉です。

もし、ひとつのきん肉しかなかったら、たとえば、うでを曲げるためのきん肉しかなかったら、うでをのばすためには、うでをおろしたりしなければいけません。また、もしも、うでをのばすためのきん肉がないと、うでをのばしたままのかっこうで、手をあげることができません。 うでをのばすときには、うでを曲げるときにつかったほうのきん肉はゆるんでいます。 うでをのばすためのきん肉がちじむことで、うではのびます。


曲げるためのきん肉と、のばすためのきん肉が、りょうほうともあることで、わたしたちは、すばやく、からだをうごかせます。

たとえば、体育(たいいく)の授業(じゅぎょう)などで、たとえばドッジボールでボールをなげるときに、うでをのばしていますよね。


足の、ひざのところで、あしをまげるためのきん肉も、にたようなしくみになっています。

セキツイ動物[編集]

人間以外の動物にも、せぼね(背骨)がある動物がいます。背骨がある動物のことをセキツイ動物といいます。

セキツイ動物には、魚類(ぎょるい)、両生類(りょうせいるい)、は虫類(はちゅうるい)、鳥類(ちょうるい)、ほ乳類(ほにゅうるい)の、全部で5種類がある。

わたしたち、人間は、ほにゅう類です。


  • 魚類(ぎょるい)
ぎょるい

魚類(ぎょるい)というのは、いっぱんにいう「さかな」のことです。 メダカなどが魚類です。魚類は、水中で生活していて、えらこきゅうしています。このような、こきゅうのしくみを、えらこきゅう(エラ呼吸)といいます。 こどもを生むときは、たまごでうみます。


りょうせいるい
  • 両生類(りょうせいるい)

両生類(りょうせいるい)とは、カエルなどです。カエルのこどもはオタマジャクシですが、オタマジャクシは水中で生活していて、エラでこきゅうしています。オタマジャクシが成長するとカエルになりますが、カエルははい(肺)でこきゅうしています。 はいでこきゅうすることを、はいこきゅうといいます。

カエルは陸地(りくち)で生活しています。

オタマジャクシとカエルのように、水中と陸上の両方で生活しているので、このような、えらこきゅうとはいこきゅうをする生き物を両生類(りょうせいるい)といいます。

こどもを生むときは、たまごでうみます。


はちゅう類
  • はちゅう類

トカゲなどが、はちゅう類です。はちゅう類は、「はい」で、こきゅうをします。

こどもを生むときは、たまごでうみます。


  • 鳥類
鳥類(ちょうるい)

鳥類(ちょうるい)とは、いっぱんにいう「とり」のことです。スズメやニワトリやハトが鳥類(ちょうるい)です。ペンギンも鳥類です。 ほとんどの鳥類は、そらを飛ぶ(とぶ)ことが、できます。 鳥類は、「はい」で、こきゅうをします。 鳥類には、くちばしがあることが多いです。

鳥類が、こどもを生むときは、たまごでうみます。


  • ほにゅう類
ほにゅう類のウシのははおやが、子ウシに乳(ちち)を、のませているとこと。
いろいろな、ほにゅう類

ははおやが、こどもに乳(ちち)をのませて育てるので、哺乳類(ほにゅうるい)といいます。

ほにゅう類は、イヌやネコやウサギやウマやサルやウシや人間などです。 わたしたち、人間も、ほにゅう類です。

ほにゅう類は、「はい」で、こきゅうをします。

気温[編集]

気温の、はかり方[編集]

気温(きおん)とは、空気(くうき)の温度(おんど)のことです。気温(きおん)をはかるには、温度計(おんどけい)をつかいます。

じつは、地面(じめん)からの距離(きょり)によって、温度はかわります。だから、気温をはかるときは、高さ(たかさ)をきめるひつようが、あります。高さは、だいたい、高さは1.2m(メートル)から1.5m(メートル)くらいの高さが、気温をはかるときの高さです。

こうやって、高さをきめておかないと、もしも、ほかの人が、はかったときの温度と、くらべることができなくなって、こまります。


いっぱんに、地面にちかい場所は、太陽からの光によって、あたためられているので、地面に近づくほど、温度が高いです。

「1.2m(メートル)から1.5m(メートル)の、30cmの高さのちがいで、気温はちがわないの?」と、思うかもしれませんが、小学生は、気にしないで、大丈夫です。


温度をかえるものは、直しゃ日光(ちょくしゃ にっこう)が、あたっているか、あたっていないかでも、温度は、かわります。なので、気温をはかる場合は、どちらかにきめるひつようがありますね。

理科では、気温をはかるときは、「ひかげ」(日陰)ではかる、つまり、直しゃ日光が当たらない場所ではかる、というふうに決めています。

さらに、おなじ日かげでも、ドアやまど(窓)をしめた部屋(へや)の中のように、そとからの風(かぜ)がふかないところと、ドアや窓をあけた部屋とでは、温度はちがいますよね。風通しの少ない場所では、温度は、変化しやすくなります。いっぽう、風通しのよいところは、まわりの平均的(へいきんてき)な気温に、ちかくなります。

だから、外からの風がふく、風通し(かぜとおし)のよい場所で、気温をはかると、理科では、きめています。

気温のはかりかたを、つぎの文(ぶん)に、まとめます。

気温の、はかりかたの、きまり
  • 風通し(かぜとおし)の良い場所で、気温を、はかる。
  • 地面からの高さは、1.2m(メートル)から1.5mの高さで、気温をはかる。
  • 直しゃ日光(ちょくしゃにっこう)の当たらない、日かげで、気温をはかる。

です。

そのほか、気温にかぎらず、温度計をつかうときの、はかりかたとして、

  • 温度計に、息(いき)を、ふきかけてはいけません。
  • 液だめ(「えきだめ」、・・・温度計の下のほうにある、赤い、ふくらんだ部分です。)、液だめに、さわっては、いけません。液だめに、息をふきかけても、いけません。

百葉箱(ひゃくようばこ)[編集]

百葉箱(ひゃくようばこ)

気温をはかるばあいに、正しい方法で、はかりやすいように、百葉箱ひゃくようばこ)を、つかってはかる場合があります。

百葉箱は、つぎのような、しくみになっています。

  • 屋根(やね)が、ついている。 ・・・ 日光(にっこう)をさえぎり、日かげを、つくるために、屋根が、ついています。
  • 色は、白い。 ・・・ 日光を、反射(はんしゃ)するためです。
  • よろい戸(よろいど)になっていて、板のすき間が、あいている。 ・・・ すきまは、風通し(かぜとおし)をよくするためです。(もし読者が、「よろい戸」という言葉を知らなければ、いまここで、知っちゃってください。「よろい戸」とは、ナナメに細長い板が、何枚も付いているトビラです。)
  • 百葉箱の高さは、中にある温度計の液だめが、1.2mから1.5mになるように、工夫されています。
  • なるべく広い場所に作られている。 ・・・ まわりの、たてものなどによる影響(えいきょう)を、なくしたいからです。
  • とびらの方角は、北(きた)に向いています。 ・・・ 太陽の直射日光が、入らないようにするための、工夫です。太陽は、東から登って、南で高くなり、西にしずむのでしたね。
  • 地面は、ふつうは、草が生えた芝生(しばふ)です。 ・・・ 日光の照り返し(てりかえし)や、地面からの熱(ねつ)の影響(えいきょう)を、少なくするためです。


このほか、百葉箱の足の本数は、ふつうは4本で、地面とのすきまを設けています。


百葉箱の中には、温度計などがある。


気温の変化[編集]

南中および南中高度の説明図。

太陽は、正午ごろに、もっとも高くなる。正午ごろに、太陽がま南にきていることを南中なんちゅう)という。 南中のころが、もっとも太陽が高くなります。

なお、太陽の高さを、はかるときは、角度で、はかります。南中しているときの太陽の高さは、季節によってちがいます。夏では、南中での高さは、だいたい80度です。冬は、だいたい、南中での太陽の高さは30度くらいです。

南中したときの、星の高さの角度を、南中高度(なんちゅうこうど)といいます。

夏至(げし)と春分(しゅんぶん)・秋分(しゅうぶん)と冬至(とうじ)との関係。図の高度は、説明のため、大げさにかいてあり、やや不正確(ふせいかく)である。

夏の、もっとも南中高度の高い日を、夏至(げし)といいます。

冬の、もっとも南中高度のひくい日を、冬至(とうじ)といいます。


太陽の高さと、気温との関係(かんけい)は、どうなってるのでしょうか。

太陽の高度と日光の量のしくみ。
太陽がひくいと、光が広がってしまい、日光が よわくなる。
太陽が高いと、多くの光が地面(じめん)に ふりそそぐので、あたたかくなる。

読者は、ふだんの体けんから、太陽が高い昼間のほうが温度が高いことが多いので、「太陽が高いと、気温も高くなるのだろう」と、予想(よそう)し、かんがえるだろう、と思います。 予想(よそう)とは、まだ、おきていないことを、「もしかしたら、こうから、こういったことがおきるかもしれない」などと、しょうらいのことを、先に、かんがえることです。

あしたの気温と、あしたの太陽の高さは、今日(きょう)は、まだ、たしかめていないのだから、「あしたも、太陽が高いと、気温も高くなるのだろう」というふうにかんがえることは、予想(よそう)です。

理科では、予想(よそう)をかんがえるだけでなく、温度計などで、はかることによって、かんがえが正しいかどうかを、たしかめます。

このように、じっさいに、温度計や重さばかりなどをつかって、量をはかることを、かんそく(観測)とか、そくてい(測定)などと、いいます。 「かんさつ」(観察)ではなく「かんそく」(観測)ですので、まちがえないでください。「そく」(測)とは、「はかる」ことです。


じっけんやかんそくをしてたしかめる前の予想(よそう)を、仮説(かせつ)といいます。 仮説は、まだたしかめていないので、正しいのか、まちがっているのか、わからないです。

理科では、まだ、じっけん(実験)やかんそく(観測)やそくてい(測定)などによって、たしかめられていない予想(よそう)は、仮説として、あつかいます。

いま、この本をよんでいる小学生かもしれない読者にとって、「太陽が高いと、気温も高くなるのだろう」という予想(よそう)は、仮説(かせつ)です。

多くのひとによって、じっけんやかんそくなどで、たしかめられた考えは、もはや、仮説(かせつ)ではなくなります。 たしかめられた考えは、ただしい知識(ちしき)や、正しい情報(じょうほう)、正しい考え方などとして、あつかわれます。

かせつは、かならずしも、ただしいとは、かぎらないので、じっけんのけっか、「かせつが、まちがっていた」ということが分かる場合も、あります。

もし、仮説(かせつ)が、まちがっていた場合でも、じっけんをすれば、「この仮説(かせつ)は、ここが、まちがっている。」ということが、はっきりとわかるので、つぎの仮説(かせつ)や予想(予想)を考えるときに役(やく)に立つので、実験(じっけん)や観測(かんそく)は、むだ(無駄)には、なりません。


気温と、太陽の高さの、かんそく

ほとんどの日で、一日の気温のグラフをとると、朝から、だんだん高くなっていって、午後の2時くらいが、もっとも太陽が高くなります。そして、午後2時から先は、だんだん気温が低くなっていきます。このことが、大人たちが、おこなった、かんそくによって、たしかめられています。

太陽の高さの変化と、気温の変化をくらべると、形が似ていることから、なにか関係が、ありそうですね。


また、季節で考えても、太陽の高さが高い夏はあつくて、太陽の高さが低くなる冬は寒いです。

どうやら、太陽が高くなるほど、日光によって、気温が高くなる、と考えても良さそうです。


くわしくいうと、太陽の日光は、まず地面をあたためて、その地面からの熱によって、気温があたためられます。 だから、座って地面にちかいところの温度を調べた場合と、立って地面からとおい温度を比べた場合とでは、地面からちかいほうが、温度が高いです。


気温の、もっとも高い時刻が、南中よりも、2時間くらい、おくれるのは、太陽がさきに地面をあたためてから、そのあとに、地面が気温をあたためるからです。


南中の高度は、日本では、夏至では80°くらいですが、外国の赤道直下の国だと、夏の南中高度はもっと高く、90°くらいになります。ぎゃくに、日本よりも、緯度(いど)の高い外国だと、南中高度は、低くなります。

いっぱんに、赤道にちかいほど、気候(きこう)が、あついです。いっぱんに、赤道から遠くはなれている緯度の大きい場所ほど寒いです。

このことからも、南中高度と、気候のあたたかさとは、かんけいづけられます。

理科では、かんがえをたしかめる場合は、ひとつのことの観測(かんそく)だけではなく、ほかの同じような観測(かんそく)や実験(じっけん)の結果(けっか)も利用(りよう)して、かんがえをたしかめます。

多くの、いろんな観測(かんそく)や実験(じっけん)によって、たしかめられた考えほど、ただしい考えだとして、理科では、あつかいます

温度と物の変化[編集]

※ちゅうい 学校の理科の授業以外では、火などをつかったじっけんは、しないでください。この節(せつ)では、物をあたためるときに、おきる現象(げんしょう)を、あつかいます。

水と温度の関係[編集]

水の、ふっとう。
ティーカップから立ちのぼる、水蒸気(すいじょうき)をふくむ湯気(ゆげ)

水を熱して、お湯にする。お湯をさらに熱していくと、底から泡(あわ)がでてくる。このあわは、水にとけていた空気が、ふくらんで、出てきたものでる。

この、熱された湯から、あわがたくさん出てくる状態を ふっとう(沸騰) という。

また、湯気ゆげ)という、白いけむりのようなものが、水面からでてくる。

湯気をよく見ると、水面の近くには、白いものが見えない。だが、この水面の近くにも、目には見えないが、水面から、水から形をかえて見えなくなったものが、空気中に出てきている。このように、熱い湯の表面から、でていく水を水蒸気すいじょうき)という。

水蒸気は、目には見えない。

湯気は、水蒸気が、水面から、はなれていって、温度が少し下がったので、もとの水の霧(きり)にもどったものである。

沸騰した湯からは、水蒸気が多く出る。水が沸騰する温度は、100℃である。 液体の水は100℃までしか、温度が上がらない。 この理由は、加えた熱が、水を水蒸気にかえるために、使われているからである。

液体が、沸騰するときの温度を ふっ点ふってん、沸点) と言います。 水の沸点は100℃です。

水の沸点が100℃という、きりのいい数字な理由は、じつは、温度の決め方は、水が沸騰しているときを100度として決め、水が氷になるときを0℃として決めたからです。


アルコール温度計では、80℃までしか、はかれません。もし、アルコール温度計で80℃よりも高い温度を図ろうとすると、温度計がこわれます。

これは、アルコールもまた温度が高くなると沸とうし、アルコールの沸点のおよそ80度で沸とうするからです。

100度の温度をはかる時は、べつの温度計をつかいます。


状態の変化を表した図。図中の「プラズマ」については、気にしないでください。また、図では気体から固体への変化が「昇華」(しょうか)と記されていますが、本来は「凝結」(ぎょうけつ)が正しい表現と主張する学者もいます。

水には、氷(こおり)と水(みず)と水蒸気(すいじょうき)の、三つの状態があります。

水やアルコールのような、目に見えて、形の決まっていなくて、体積はきまっているものを 液体(えきたい) と言います。

空気や、水蒸気のような、目に見えず、形もきまっていなく、体積もきまっていないものを 気体(きたい) と言います。 空気にふくまれている、酸素(さんそ)や二酸化炭素(にさんかたんそ)、も気体です。

氷(こおり)や金属や木などのような、目に見えて、物を 固体(こたい) と言います。


液体をあたためて、温度をあげていくと、沸点になり、沸騰し、気体になります。 液体が気体になることを 気化きか) といいます。


液体を冷やして、温度を下げていくと、いつかは、固体になります。液体が固体になることを 固化こか) といいます。

液体が固体になる時の温度を ぎょう固点ぎょうこてん、凝固点) といいます。 水のぎょう固点は、水がこおりになるときの温度ですから、水のぎょう固点は0度です。 固体が液体になる時の温度を ゆう点ゆうてん、融点) といいます。氷のゆう点は0度です。

ふつうの物は、ぎょう固点とゆう点は、同じ温度です。

固体が液体になったり、気体が液体になったリ、ものの状態が変化することを 状態変化(じょうたいへんか) といいます。

アルコールも、マイナス115度で固化します。酸素も、ぎょう固点のマイナス218度で、固化します。酸素は、沸点がマイナス183度なので、ふつうの気温では、酸素は気化しているので気体です。


ふっ点でない水からも、じつは、すこしずつ水が気化をして、くうきに水がまじります。これを じょう発(じょうはつ、蒸発) と言います。

雨がふって、バケツの中に水たまりができても、ほおっておけば、水がなくなるのは、蒸発をしたからです。

洗濯物(せんたくもの)が、晴れ(はれ)の日に、ほすと、かわくのも、じょう発です。

汗(あせ)がかわくのも、じょう発です。

蒸発は、水の温度が高いほど、多くの水が蒸発していきます。だから、あたたかい日のほうが、水が蒸発しやすいです。


飽和(ほうわ)
体積1m3の空気での、
ほう和水じょう気量
気温(℃) 飽和水蒸気量(g)
40 51.1
35 39.6
30 30.3
25 23.0
20 17.2
15 12.8
10 9.39
5 6.79
0 4.85
-5 3.24
-10 2.14
-20 0.882

温度が高いほど、その空気は、多くの水蒸気をふくむことができます。

それ以上は、水蒸気をふくめなくなった空気を、「その空気は水蒸気で飽和した」などといいます。

飽和とは、物が、それ以上は、べつのものを溶かせなくなった状態のことです。


その温度で、空気がふくことのできる最大の水蒸気の大きさを ほう和水じょう気量(ほうわ すいじょうきりょう、飽和水蒸気量) といいます。

しつ度

空気中に溶けている水蒸気のわりあいを しつ度(しつど、湿度) といいます。「おんど」(温度)の温の字と、「しつど」(湿度)の湿の字とが、似ていますが、別の字です。

乾しつ計

しつ度のそくていは 乾しつ計(かんしつけい、乾湿計) で、はかります。 普通の温度計である 乾球温度計(かんきゅうおんどけい) と、もうひとつべつに、液だめの部分を水で濡らしているガーゼでつつんでいる 湿球温度計(しっきゅうおんどけい) が、乾湿計の中身です。

乾球温度計と湿球温度計との温度差から、湿度表(しつどひょう)を用いて、湿度が求められます。

温度というと、どちらの温度計の温度なのか分からないので、乾湿計の温度計の目盛りの数値は、それぞれ示度(しど)といいます。 乾球温度計の示度(しど)、あるいは、湿球温度計の 示度(しど) というふうに呼びます。



熱気球

空気は、あたためられて、温度が上がると、体積がふえる。

水も、あたためられて、温度が上がると、体積が、ほんのすこし増える。

あたためられて、体積がふくらんだ空気は、密度(「みつど」・・・体積あたりの、おもさ)がちいさくなるので、上にのぼります。

熱気球(ねつききゅう)が、空をとぶのは、このしくみを利用しているからです。

おなじように、あたためられた水は、水の中を、うえにのぼります。

お風呂などで、水面にちかい、上のほうの湯があついのは、あたためられた水が、上に登るからです。

部屋の中などの、閉じた場所で、空気が、あたためられて、上に登った場合、元から上にあった空気は、押しのけられて、下に流れます。このような、空気が、じゅんかん(循環)することを 対流(たいりゅう) といいます。

対流
上と下とで温度差のある場所での、対流の一例。下からあたためた場合に、熱は、対流によって上部へと運ばれ、液体の表面からの蒸発(じょうはつ)などの熱放出(ねつほうしゅつ)によって冷やされる。冷えた液体は下へと、もぐる。

水も、対流をします。あたためられた水は、密度(みつど)がちいさくなるので、うかび上がり、いっぽう、元から上にあったつめたい水は、下がります。

気体(たとえば空気など。)や液体(たとえば水など。)で、対流はおこります。水の中に、温度のちがいがあると、温度が高いところほど、ふくらむので密度(みつど)が小さくなって、浮力(ふりょく)ができるので、水が対流をします。


温度が上がると、ふくらむのは、空気や水だけでは、ありません。ほとんどの物が、温度があがると、じつは、ふくらんでいます。

温度計の赤い液だめも、この現象(げんしょう)を、利用(りよう)しています。いっぱんに、赤い液だめのある、温度計にはアルコールや油が、もちいられています。

温度計では、液の入っているガラス管(ガラスかん)を細く(ほそく)することで、わずかな体積変化でも、赤い線の長さが大きくかわるように工夫しています。

温度を下げると、どうなるのでしょうか。

温度を下げると、体積は減ります。 あたためた物を、元の温度にもどすと、体積も、元の体積にもどります。 元の温度よりも、もっと温度を下げると、ほとんどの物質では、体積は小さくなります。


鉄や銅などの金属(きんぞく)の固体も、温度があがると、じつは、体積が、ふくらんでいます。 金属の、温度変化による体積の変化は、ほんのわずかです。

電線や、鉄道のレールなどは、金属が、つかわれています。これらの物は、季節によって、まわりの温度が変わるので、じつは、体積や長さも、かわっているのです。 鉄道のレールは、夏場に ふくらんでも、こわれないように、冬場は、ほんのすこしだけ、レールとレールのつぎめに、すき間があいています。


物がふくらむことを ぼうちょう(膨張) といいます。熱して(ねっして)、あたたかくすると、ふくらむことから、熱膨張(ねつぼうちょう)と、この現象(げんしょう)を、いうこともあります。

物は、温度があがると、膨張します。

体積が減る(へる)ことを、収縮(しゅうしゅく)と、いいます。

物は、温度が下がると、収縮します。

お仕事で、金属を使った製品(せいひん)をつくっている大人の人たちは、もしも製品の温度が変わって、製品が膨張や収縮をしてもも、製品がこわれないように、工夫して、製品をつくっています。


気体と液体と固体で、体積の変化の割合がいちばん大きいのは、気体です。

つぎに、温度による体積変化の割合が大きいのは液体です。

固体は、温度による体積変化の割合が、もっとも小さいです。


せっ氏温度[編集]

セルシウス温度計

さて、「温かい、暖かい、暑い、熱い」とか「寒い、冷たい、冷える」とかを定量化したものを、温度(おんど)と呼ぶことにしよう。 温度の単位として実用上、多く用いられている ℃ 単位の せっ氏温度(せっしおんど、摂氏温度) を用いる。摂氏温度は セルシウス温度(セルシウスおんど、degree Celsius)とも言う。 ℃ の、「C」はセルシウス Celsius の頭文字のCから、とった文字です。

この摂氏温度(せっしおんど)では、温度の基準(きじゅん)として、水 と こおり の共存する温度を 0℃ と決めて、また、大気圧のもとで純水が沸騰(ふっとう)するときの温度を 100℃ と決めている。

なので、水のこおる温度が、きりがよく、ほぼ0℃なのは、そもそも水のこおる温度をもとにして、セルシウス温度の 0℃ を決めたからです。

おなじような理屈(りくつ)で、水が沸騰する温度が、きりがよく、ほぼ 100℃ なのは、水の沸点(ふってん)をもとに、セルシウス温度での100℃をきめたからです。


温度計の種類に アルコール温度計 や 水銀温度計 などあるが、これらは物体の温度が上がることによる膨張(ぼうちょう)を、温度の測定器(そくていき)として利用した器具(きぐ)である。

※注意 水銀は、毒(どく)であり、とてもキケンなので、家庭での実験では使わないでください。

読者は、もしかしたら「温度の単位が摂氏温度なんて、当然じゃないのか?」と思うかもしれないが、日本以外の外国では、国によっては「ファーレンハイト温度」(ファーレンハイトおんど、degree Fahrenheit、いわゆる 華氏温度「かし おんど」 )と言って、摂氏温度と異なる温度単位を用いる国も、外国には、あるのである。 ファーレンハイト温度の たんい は °F という単位です。


ウィキペディアで、温度計について、しらべるばあいは、外国の温度計についても,かかれている場合があるので、セルシウス温度とファーレンハイト温度とを、まちがえないように区別(くべつ)してください。


日本では、ふだんは、℃の単位(たんい)である摂氏温度(せっしおんど)を用いてください。 日本では「温度」といったら、ふつうは、℃の摂氏温度(せっしおんど)のことです。 日本の小学校では、温度の たんい には、℃の摂氏温度(せっしおんど)をつかうのが、ふつうです。


熱の、つたわりかた[編集]

熱(ねつ)は、外部から手を加えなければ、しぜんと温度の高い所から、温度の低いところへと、熱(ねつ)が移動(いどう)して、つたわっていきます。 その結果(けっか)、温度の高かった場所は、熱を手放していき、だんだんと温度は低くなります。いっぽう、まわりとくらべて温度のひくかった場所は、しだいに温度が高くなる。そして、いつしか、この、ふたつの場所の温度は、同じ温度になります。

このような熱の移動がない状態(じょうたい)を、熱平衡(ねつへいこう)といいます。


熱のつたわりかたには、熱伝導(ねつでんどう)と対流(たいりゅう)などが、あります。対流は、前の文で説明したので、ここでは、熱伝導を説明します。


熱伝導(ねつでんどう)[編集]

対流がなくても、個体などの物どうしがくっついていれば、熱はつたわっていきます。これを熱伝導(ねつでんどう)といいます。

金ぞくは、熱伝どう(ねつでんどう)で、熱をつたえやすいです。


熱放射(ねつほうしゃ)[編集]

※ この節(せつ)のせつめいは、むずかしいです。むずかしい内容ですが、光と温度との関係にきょうみをもった人のために、この節を書いています。この節の内容(ないよう)が、分からなくても気にしないで、つぎの節にすすんでください。

じつは、熱のつたわり方には、対流と熱伝どうのほかに、もうひとつ、まったくべつのしくみの、熱のつたわりかたがあります。 放射(ほうしゃ)というしくみがあります。

熱放射(ねつほうしゃ)が、このような熱された金具(かなぐ)で見ることができる。
※ちゅうい: マネをしないでください。放射(ほうしゃ)で目に見える光を出すには、すごく高温にするので、あぶないから、ぜったいにマネをしないでください。

じつは、どの物体も、人間の目には見えないことがおおいが、 電磁波(でんじは) という光線(こうせん)のようなものを出しています。電磁波(でんじは)を出すことを 放射(ほうしゃ) といいます。

この放射によっても、熱を伝えることができます。

わたしたちの目に光(ひかり)として見える、太陽の日光も、じつは、電磁波(でんじは)です。

電磁波には、日光のほかに、赤外線(せきがいせん)があります。

熱放射で、熱を伝えるのは、おもに、赤外線の、はたらきです。

熱放射も、光も、おなじ電磁波(でんじは)という光線(こうせん)のようなものなので、赤外線は目に見えないけど光と似た性質があります。

(ちなみに、赤外線は、赤くは、ないです。
暖房機器(だんぼうきき)の「赤外線ヒーター」が赤く光っているのは、スイッチの消し忘れ(けしわすれ)をふせぐという、安全(あんぜん)のため、赤色のランプを、くっつけているのです。)

まず、真空(しんくう)という、空気もなければ、物もない空間でも、放射は伝わっていきます。これは光と同じですね。

太陽の光だって、宇宙空間という、真空の場所をつたわって、地球まで、やってきているのです。

あと、いがいと知られていないですが、じつは、放射(ほうしゃ)は、鏡(かがみ)や金属(きんぞく)で、反射します。 また、放射は、白い物にあたると、反射します。

夏に白い服を着ると、「すずしくなる」といわれるのは、白い色が放射を反射して、はねかえすからです。


また、放射は、黒いものに吸収(「きゅうしゅう」。・・・すいこまれること。)されます。放射が吸収されると、その吸収した物は、温度が上がります。これは、虫めがねでの、黒い紙に光をあつめる実験(じっけん)での現象(げんしょう)と、そっくりですね。


この放射の節(せつ)は、あまり、よく分からないと思います。気にしないで、つぎの節や章に進んでください。放射について、くわしく説明しようとすると、高校生や大学生くらいの知識(ちしき)が、ひつようになります。まずは、小学校で習う、きほんてきなことから、小学生のかたは、べんきょうをしてください。


気体の温度[編集]

  • シャルルの法則(ほうそく)
(※ 高校でならうのですが、よんでみましょう。 ひょっとしたら、小学生むけの 図かん や じてん などにも シャルルの法則が、かいてあるかもしれません。)
シャルルの法則のイメージ図
この図では、たて軸(じく)は体積で、このグラフではミリリットル単位。横軸(よこじく)の温度はこのグラフでは℃単位。

シャルルという人物が、気体の温度と体積の関係を、はかって研究したところ、法則性を発見した。

大気圧の状況下では、気体を1℃温、上昇させると、0℃の体積のずつ膨張(ぼうちょう)することを、シャルルは発見した。

これを式で表すと、0℃のときの気体の体積を V0 として、一般の温度の体積を V とすると、温度 t[℃] のときの式は、

であることを、シャルルは発見した。 この法則を シャルルの法則 という。

シャルルと同じくらいの時代に、ゲイ=リュサックという人物も同じような研究をしたので、シャルルの法則のことを、 ゲイ=リュサックの法則 とも言います。


  • 絶対零度(ぜったいれいど)

シャルルの観測結果で、グラフでの室温にちかい部分の直線部分を、のばしていくと、ずーとっ、まっすぐに、のばしてグラフに書いてみると、マイナス273℃で、気体の体積が 0 になる。

この マイナス273℃ を 絶対れい度(ぜったいれいど、絶対零度) という。

じっさいに、マイナス273.15℃よりも、ひくい温度は、ないことが、実験でも、たしかめられています。

たとえばマイナス300℃とかマイナス500℃とかは、ないのです。


絶対零度のマイナス273.15℃では、おおくの物質が、こおってしまいます。


空気にふくまれている酸素(さんそ)ですら、 マイナス219℃ ではこおってしまうので、もっとつめたい絶対零度(マイナス273.15℃)でも、酸素は、こおったままです。

酸素(さんそ)とは、私たち人間が、呼吸(こきゅう)で、すっている空気にふくまれている気体です。酸素をすえないと、人間は死んでしまいます。 私たちは、呼吸で、酸素をすいこみ、体の中で二酸化炭素にかえて、はきだしています。


マイナス219℃が、酸素の凝固点(ぎょうこてん)です。

ちなみに、酸素(さんそ)はマイナス183℃からマイナス219℃のあいだでは、液体(えきたい)になります。

マイナス183℃より、あたたかい温度では、酸素(さんそ)は気体になります。マイナス183℃が、酸素(さんそ)の沸点(ふってん)です。


  • ドライアイス
ドライアイス。二酸化炭素をこらせたもの。
ドライアイスは、水に入れると大量の白煙を発生する。

二酸化炭素は、マイナス80℃で、こおります。

二酸化炭素をこおらしたものが ドライアイス です。

ドライアイスは冷却材(れいきゃくざい)などで用いられます。

ドライアイスを作る方法は、二酸化炭素を圧縮(あっしゅく)する方法です。

※注意 子供だけでは、ドライアイスの実験を、しないでください。
※注意 ドライアイスの実験では、直接は、さわらないでください。厚手(あつで)の手袋(てぶくろ)をしたうえで、さらに、つかみ道具を使って、とりあつかってください。
※注意 ドライアイスを、口にいれては、いけません。
※注意 ドライアイスを、ペットボトルにいれないでください。気化(きか)した気体の圧力で、容器が破裂(はれつ)して、ケガをするキケンがあります。
※注意 ドライアイスを使う場合は、まどをあけて、作業してください。換気(かんき)をしないと、酸欠(さんけつ)をおこす場合があります。
超流動(ちょうりゅうどう)

絶対零度のちかくの温度では、ふつうでは、おきないような現象がおきます。

超流動(ちょうりゅうどう) や 超電導(ちょうでんどう) です。


  • 超流動(ちょうりゅうどう)

ヘリウムという気体があるのですが、このヘリウムはマイナス269℃で、液体になります。絶対零度まで、ヘリウムは液体のままです。

この液体ヘリウムを、絶対零度でもこわれない、とくべつなコップのような上が開いた容器をつかって、そのコップのような上の開いた容器にいれると、コップの中にいれた液体ヘリウムは容器の壁をのぼっていって、そのまま、コップの外側にでてしまいます。

逆に空の上の開いたコップを、コップの開いた口を上向きにして液体ヘリウムのなかにいれると、コップの外側のかべをつたわって、コップの中に入ってしまいます。

これが、液体ヘリウムの 超流動(ちょうりゅうどう) です。


  • 超電導(ちょうでんどう)
超電導電磁石(ちょうでんどう でんじしゃく)

超電導(ちょうでんどう)とは、電気回路の抵抗(ていこう)がなくなり、電流が流れっぱなしになる現象(げんしょう)です。

なお、電流は、磁力をつくります。普通の温度でも、電流は、磁力をつくります。電気をながしている導線のそばに、方位磁石をおけば、わかります。

絶対零度に近い低温(ていおん)でも、電流が磁力をつくることは、かわりません。

超電導では、電気の抵抗がなくなるので、大きな電流もながせるので、大きな磁力もつくれます。このような超電導を利用した磁力をつかった電磁石を 超電導電磁石(ちょうでんどう でんじしゃく) といいます。超電導電磁石は、すでに、実用化(じつようか)されています。


おもさのはたらき[編集]

公園などで見られるシーソーは、てこの例である。

ものの重さをくらべるときは、てこを利用して、はかることができます。

シーソーはまんなかに、ぼうを支えているところがありますね。この棒が、シーソーの回転の中心になりますね。このように、てこの回転の中心になっている場所を、支点(してん)といいます。

「てこ」の概略図(がいりゃくず)。三角形のところが支点に相当する。
じっさいに、この形だと、支点の上の板がすべってしまうので、実物のてこでは、すべらないように、固定してある。

てこがつりあっている時、うでの長さと物の重さをかけた量が、支点の左右で同じ大きさになっています。 このしくみをりようすると、おもさを比べることができます。 うでのながさを左右でおなじにすれば、物の重さがおなじときに、つりあいます。

てこの原理によるつりあいを利用して、おもさをはかるものが天びん(てんびん)です。

てんびん
上皿天びん

重さを、正確(せいかく)に、はかるときは、上皿天びん(うわざらてんびん)などの天びん(てんびん)を用います。 ものは、重力(じゅうりょく)という力によって、下にひっぱられます。・・・と、言うよりも、むしろ、重力が引っ張る方向をもとにして、わたしたち人間は「重力で引っ張られる方向を、下と言おう。」と思っているのです。重力のことを引力(いんりょく)という場合もあります。地球と物とが引き合う力だからです。

じつは、重力のつよさは、地球上でも、地域によって、大きさが少しだけことなります。たとえば東京都と、アメリカのワシントンでは、じつは重力のつよさが、ほんの少しだけ、ちがっています。同じ物でも、地域によって、ほんのすこしだけ、重力によって下に引っ張る力がちがっていることが、わかっています。なので、世界中のどこでも通用するように、正確に重さをはかりたいときは、天びんを使って、重さを比べる必要があるのです。

上皿天びんに、分銅(ふんどう)をのせている図。
図では、薬包紙が見えませんが、理科の実験では、粉を乗せる時は薬包紙を使ってください。
上皿天びんの、つかいかた

物の重さをはかる場合は、片側に、重さをはかりたい物をのせ、その反対側に分銅(ふんどう)を載せる(のせる)。分銅が、重さの基準(きじゅん)です。

両方の皿のつりあいを見て、おもさを判断(はんだん)する仕組み(しくみ)です。

なので、皿に物を乗せる前に、両方の皿が釣り合っているかどうかを確認する必要があります。 もし、つりあっていなかったら、天びん本体に、調整(ちょうせい)のためのネジが付いているので、それをつかって両方の皿が、つり合うように調整してから、皿に物を乗せます。

粉末(ふんまつ)などの重さを、はかる場合は、粉末がこぼれたりしないように薬包紙(やくほうし)を用います。 この場合は、薬包紙を分銅をのせる側の皿にも置いた上で、つりあいの調整を施します。

分銅(ふんどう)は、直接には、手で触らないようにします。

手のあぶらが分銅につくと、そのあぶらの重さが分銅(ふんどう)にくわわり、重さが変わってしまうからである。 学校で使う、上皿天びんには、ピンセットが天びんの分銅のケースについていることが多いので、その付属(ふぞく)のピンセットを用います。

左の天びんのイラストを見ると、支点の上に、たて方向に数本の線が描かれたものがありますね。これは、目盛り(めもり)です。天びんがつりあっているときは、この目盛りのまんなかに、「はり」が来ます。上皿天びんで重さを比べる時は、この目盛りを見ることで、つりあいの確認(かくにん)をします。目盛りの針が左に寄ってる時は、左側の皿にのってる物が重たいです。目盛りの針が右に寄ってる時は、右側の皿にのってる物が重たいです。

ものがとけるようす[編集]

コップの水に塩をいれてみます。塩は見えなくなってしまいました。塩はなくなってしまったのでしょうか。
ここでは、コップに入れたものがどうなったのか、などを学びます。


水の、はかりかた
リットルと、立方(りっぽう)センチメートルとの、かんけい。

水や、サラダ油(サラダあぶら)のような、液体(えきたい)の大きさをはかるたんい(単位)として、リットルというたんい(単位)があります。 1リットルは体積(たいせき)の単位(たんい)です。 1辺が10センチメートルの立方体の体積とおなじです。つまり、1リットルは、1000cm3 ( = 1000立方センチメートル)です。

( 1000cm3 = 10cm ×10cm ×10cm  )

水の体積をはかる時には、リットルの単位を使います。

リットルは記号で L と書きますす。 たとえば 2L は、2リットルのことです。

液体の体積は、よく使われる量なので、リットルという単位が、立方センチメートルとは、べつの単位として、用意されています。固体の体積をはかる場合には、リットルは、あまり使いません。固体の体積は、cm3 (立方センチメートル)ではかります。 なので、固体の体積をはかる場合に、水に固体を沈めて(しずめて)、体積の変化を見て、固体の体積をはかった場合は、あとで体積をリットルから立方センチメートルに、換算(かんさん)します。

液体の体積をはかる時は、リットルを用いても、かまいません。

1リットルの水のおもさは、1000グラムになります。重さの単位をキログラムにすれば、水が1リットルの時の重さは、1キログラムです。(1000グラムは1キログラムです。 1000g = 1kg です。)

油(あぶら)などの、水以外(みず いがい)の液体だと、1リットルの重さは、ちがう重さになります。

1リットルだと、はかりたい物に対して、大きすぎる場合(ばあい)があるので、リットルの10分の1の単位である、デシリットルという、単位をつかいます。 デシリットルは、記号で dL と書きます。

1リットル10デシリットルです。単位をcm3 (立方センチメートル)に換算すれば、1dLは100cm3です。

式で、1Lと1dLの関係を書くと、

10dL = 1L

です。

ミリリットルという単位もあります。 1ミリリットルは、1リットルの千分の1です。ミリリットルを記号で書くと mL になります。 つまり、1000mL = 1L です。

100mLは、1dL(デシリットル)です。


理科の実験で、液体を使う場合は、ビーカーやフラスコという、容器(ようき)を使う場合があります。 このビーカーやフラスコには、液体の量(りょう)を、分かりやすくするために、目盛り(めもり)が書かれている場合があります。


水の性質(せいしつ)

水をいれたピストンを押しても、水はちぢみません。

  • メスシリンダーの使い方
250 ml メスシリンダー
メスシリンダー

メスシリンダ-で水の体積(たいせき)を はかるときは、まよこ から 、水の平らな水面の部分の高さを見ます。そのため、平らな場所に置いて、つかわなければいけません。

メスシリンダーの読み方の説明図。図の場合、体積は 47 である。

ものを水にとかす[編集]

水は、食塩(しょくえん)や、砂糖(さとう)などを、溶かせます(とかせます)。食塩というのは、「しお」のことです。なめると、しょっぱい、「しお」のことを、理科では食塩(しょくえん)といいます。

砂糖(さとう)とは、なめると、あまいあじのする、あの「さとう」のことです。

「水に溶ける」というのは、食塩を水に入れて、かきまぜると、目に見えなくなります。

物(もの)によっては、水に溶けない物もあります。水に木をいれても、木はとけません。鉄う銅を水に入れても、溶けません。 (金属を入れた水は、けっして、飲まないでください。)

  • 水溶液(すいようえき)
水(みず)に、食塩(しょくえん)をとかして、食塩水(しょくえんすい)を作っているときの、ようす。

実験は、無理して、実験しなくてもいいです。

このように、物がとけた水のことを、水溶液(すいようえき)といいます。

塩が溶けた水は、塩の水溶液です。砂糖が溶けた水は、砂糖の水溶液です。

ともかく、水は、塩や砂糖などを、とかせます。

食塩(しょくえん)がとけた水(みず)のことを、食塩水しょくえんすい)といいます。

海(うみ)の水(みず)が、しょっぱいのは、海の水の中に、食塩が、とけているからです。 なお、海の水のことを 海水(かいすい) と、いいます。


水に、物を溶かしたら、その溶かした量(りょう)の重さのぶんだけ、水溶液(すいようえき)は、重くなります。 たとえば、500グラムの、なにも溶かしていない水に、これから20gの塩(しお)を、溶かしたとしましょう。すると、食塩水の重さは、全部で520gになります。この増えた20gのぶんは、溶かした塩の重さと同じですね。

溶かしたものは、べつに、消えてなくなったわけではありません。消えたのではなく、人間の目には見えなくなったというだけです。

また、水に、物を溶かしても、水溶液の体積(たいせき)は、変わりません。


体積が一定の水は、塩や砂糖など、溶かせる物の量(りょう)に、かぎりがあります。

水に、これ以上は、物が溶けなくなったことを、「水が、ほうわ(飽和)した。」というふうにいいます。

また、体積が一定の量の水に、とかされるものが、とける量の限度を 溶解度(ようかいど) といいます。


水溶液は、透明(「とうめい」、・・・すきとおっている、ということ。)です。

水溶液の、温度があまり変わらなければ、長い時間がたっても、水溶液は、透明のままです。


のう度(のうど)

飽和していない水溶液をかき混ぜて、完全に溶けきった水溶液は、水の、どの部分でも、同じ割合で、物が溶けています。

なので、溶かした物の重さを、水溶液の重さで割ると、水溶液にふくまれている、溶かしたものの割り合いを知ることができます。

この、溶かしたものの割合を、 のう度(のうど、濃度) といいます。


ろ紙

水よう液にとけた物を、ろ紙にとおすと、水と一緒に、溶けたものも、ろ紙(ろし)を通ります。水に、とけていない物は、ろ紙を、とおりません。

水に多くの物が混ざって(まざって)いるとき、このように、ろ紙をもちいて、水に溶けている物と、水に解けていない物とを、分けることができます。この、ろ紙を用いて、水に溶けたものだけをふくんだ水を作り出すことを、 ろ過(ろか) といいます。

ろ過の方法については、5年生以上の理科の参考書(さんこうしょ)などを読んで、調べてください。

ものを水にとかせる、物の量[編集]

水に溶かせる物の量(りょう)は、水の量が多いほど、溶かせる物の量も多くなります。 水の量を2倍にすれば、とける食塩の量も2倍になります。

とかされる物の種類によって、水の量が同じでも、溶ける物の量は、かわります。 たとえば、20℃の水が、なにもとかしていない水だとして、100g(= 100グラム)があったとします。この100gの水に、砂糖(さとう)は200gくらいまで、とけます。

おなじ量の、20℃の、まだ、なにもとかしていない水100gには、塩は、これから37gくらいまで、とけます。


また、水の温度が高いほど、ほとんどの物質で、水に溶かせる物の量は増えます。

溶かすものによって、温度を高くした時の、溶かせる量の増え方には、ちがいがあります。

食塩は、水の温度を高くしても、溶ける量は増えるのですが、温度を高くしても、食塩の溶ける量が、あまり多くは増えまえん。

砂糖(さとう)や、ホウ酸(ホウさん)は、温度を上げると、水に溶ける量は、大きく増えます。

石灰水(せっかいすい)というものにふくまれている、 水酸化カルシウム(すいさんかカルシウム) は、温度を上げると、逆に、水に溶ける量がへります。


純水(じゅんすい)

まだ、なにも、とかしていない水を、 純水(じゅんすい) といいます。「まじりけのない、水(みず)」という意味です。 水溶液は、純水では、ありません。 食塩水や砂糖水は、純水ではありません。 ホウ酸や、水酸化カルシウムをとかした水溶液も、純水では、ありません。

水道水(すいどうすい)にも、消毒(しょうどく)のため、じつは薬品(やくひん)が、とかしてあります。ですが、小学校での理科の実験では、理科室の水道水は、純水としてあつかっても、問題はありません。


純水に溶かせるものは、液体だけでは、ありません。気体も、純水に溶かせることができます。炭酸水(たんさんすい)は、二酸化炭素(にさんかたんそ)が、水に溶けた水溶液です。

飲料水のコーラやラムネ水が甘い(あまい)のは、水溶液に、砂糖(さとう)が、くわえてあるからです。二酸化炭素そのものは、あまくはありません。

また、エラ呼吸をしている魚類は、水に溶けた酸素を、エラを使って、水にとけた酸素を吸収して、呼吸しています。


意外に、知られていないですが、じつは、水に溶けている気体は、水の温度がひくいほど、水に多く溶けます。 固体を水に溶かす時と、気体を水に溶かすときとでは、関係が逆ですので、注意してください。


とかしたものを取り出す[編集]

※ この分野では、火を使います。あぶないので、小学生は、家庭では、実験しないでください。この分野の実験は、学校の理科の授業で、おこなってください。小5か小6で、実験をすると思います。

ろ紙を使った「ろ過」(ろか)によって、水にとけていないものは、水からは、取り出すことができます。

しかし、水に溶けたものは、とりだすことができません。ろ過して、つくった液体は、水溶液であって、純水ではありません。

では、水溶液から、溶けた物を取り出すのは、どうすればいいのでしょうか。方法は、いろいろとあります。 ひとつの方法は、こおりをつかって、水溶液の温度を下げていく方法です。ほかの方法は、水を、蒸発(じょうはつ)させるほうほうです。

こおりでひやした場合、とけきれなかった分は、ろしでわけることが出来ます。しかし、とけている分はまだ、水溶液のなかに、とけているままです。

もっと、水と、とけている物をわけたい場合は、蒸発(じょうはつ)をつかった方法をする必要(ひつよう)が、あります。

ここでは、蒸発(じょうはつ)をつかった方法を、教えます。蒸発(じょうはつ)については、小学校4年で教えているので、分からなかったら、読み返してください。

食塩水から、食塩を取り出す方法を説明します。

水は、100℃にすると、沸とう(ふっとう)して、水が水蒸気(すいじょうき)になって、たくさん蒸発(じょうはつ)します。

蒸発皿(じょうはつざら)の中の水を熱して、100℃くらいにして、蒸発させれば、蒸発によって、蒸発皿の中の水は、水蒸気になって、外に出ていきます。しかし、水に溶けた食塩は、出て行きません。 だから、蒸発皿の中に、食塩が、のこります。

食塩水だけではなく、ホウ酸(ホウさん)の場合も、蒸発によって、水溶液から取り出すことができます。


いっぽう、気体の二酸化炭素がとけている炭酸水を蒸発させても、二酸化炭素は蒸発皿の中には、のこりません。

砂糖水は、加熱では、蒸発させないでください。砂糖が、燃えたり(もえたり)、こげたりしてしまいます。


蒸発(じょうはつ)というのは、なにも、100℃くらいで沸騰させなくても、それよりひくい温度でも、おこるのでしたよね。 洗濯物(せんたくもの)が、かわくのも、蒸発(じょうはつ)でしたね。

塩田
塩田

海の水には、食塩が、溶けていましたね。

だったら、海の水を、あたたかい日に、日光で蒸発させれば、海水から食塩が、多く、手に入ります。 このように、海水を蒸発させて食塩を手に入れるための場所を塩田(えんでん)といいます。


水溶液の沸点(ふってん)と凝固点(ぎょうこてん)

水の沸点の温度は、じつは水溶液と純水とでは、ちがいます。塩などの固体を溶かした水溶液は、沸点が高くなります。 水溶液の沸点を「100℃くらい」と、わざわざ「くらい」をつけたのは、こういった理由があるからです。

水溶液の沸点が、純水よりも上がっているという、この現象(げんしょう)を、 沸点上昇(ふってんじょうしょう) といいます。

小学校では、沸点上昇は、おぼえなくても、大丈夫だと思います。

物を溶かした量によって、多く溶かせばとかすほど、沸点はあがっていきます。どこまで上がるのかというと、とかした量にもよりますが、だいたい105℃くらいまでは、沸点が上がると思っていいでしょう。溶かした量によって、沸点上昇が決まると言いましたが、くわしく言うと、濃度(のうど)によって、沸点上昇での沸点の上がり方は、きまります。

また、砂糖水と食塩水は、同じ濃度でも、沸点のあがりかたが、ちがってきます。溶かした物の種類によって、沸点の上がり方は、ちがいます。

「沸点が上がる」と聞けば、「では、水溶液を、こおらした場合は、どうなるのか。」と、疑問(ぎもん)を、もつ人もいるでしょう。

じつは、水溶液は、水(みず)がこおりになる凝固点(ぎょうこてん)が、下がります。 純水は、0℃で、こおりますが、たとえば食塩水は、0℃では、こおりません。砂糖水でも、同じように凝固点が下がります。 海水は、0℃では、こおりません。

このような、水溶液の、ぎょう固点が下がる現象を、 凝固点降下(ぎょうこてんこうか) といいます。

小学校では、凝固点降下は、おぼえなくても、大丈夫だと思います。

溶かした物の量によって、 凝固点降下(ぎょうこてんこうか)で下がる、凝固点の温度は決まります。

くわしく言うと、濃度(のうど)によって、ぎょう固点こう下での、ぎょう固点の下がり方は、きまります。

また、砂糖水と食塩水は、同じ濃度でも、ぎょう固点のあがりかたが、ちがってきます。溶かした物の種類によって、ぎょう固点の下が方は、ちがいます。

水溶液は、ふっ点は上がるのに、ぎょう固点は下がるというのは、一見(いっけん)すると、おかしなようにも思えますが、じつは、「水溶液は、液体でいられる温度が、広くなる。」と考えると、つじつまが合います。

水溶液には、このような、沸点(ふってん)の変化や、凝固点(ぎょうこてん)の変化があります。なので、学校の授業で、水溶液の沸騰(ふっとう)や凝固(ぎょうこ)の実験では、水溶液の沸点(ふってん)や凝固点(ぎょうこてん)は、純水の沸点(ふってん)や凝固点(ぎょうこてん)とは、温度が、ちがっています。


結晶(けっしょう)

食塩水を、蒸発皿で蒸発させると、皿の中に、白い、つぶつぶが、のこります。 この白いつぶつぶは食塩です。蒸発皿を、さましてから、この蒸発皿にのこった、食塩の白いつぶつぶを顕微鏡で見ると、四角い立方体のような形をしていて、透明(とうめい)です。

このように、水溶液から、液体を蒸発させて、とりだした固体は、規則ただしい形をしています。この顕微鏡で見られる規則ただしい形の固体を、 結晶(けっしょう) と言います。

結晶(けっしょう)の形は、物の種類によって、ちがってきます。食塩の結晶(けっしょう)と、ミョウバンの結晶(けっしょう)は、べつの形です。

結晶(けっしょう)の写真については、教科書や参考書や、ほかのウェブサイトを、参考にしてください。

顕微鏡(けんびきょう)のつかいかたについては、学校で、習ってください。小5か小6で、けんびきょうのつかいかたを習うと思います。

溶質(ようしつ)

食塩水では、食塩が溶かされている物です。食塩が溶けている、とも言えますね。

砂糖水では、砂糖が、溶かされている物です。砂糖が、砂糖水に、溶けている、とも言えますね。

砂糖水での、砂糖のように、水に溶けている物質を溶質(ようしつ)といいます。溶けている物質(ぶっしつ)だから、溶質といいます。水は、溶質ではありません。

食塩水では、食塩が溶質(ようしつ)です。食塩水での、水は、溶質では、ありません。食塩水では、食塩だけが、溶質(ようしつ)です。

純水に、食塩と砂糖をまぜて、とかしたとしたら、食塩と砂糖が、溶質(ようしつ)になります。水は、溶質では、ありません。


水のように溶質を溶かしている液体については溶ばい(ようばい、溶媒)といいます。食塩水の溶ばい(ようばい)は、水です。食塩水では、食塩は、溶ばい(ようばい)では、ありません。砂糖水では水が溶ばい(ようばい)です。砂糖水での、砂糖は溶媒では、ありません。

水溶液の溶媒(ようばい)は、水(みず)です。水溶液は、溶媒(ようばい)と溶質(ようしつ)からなります。

溶質がふくまれていないということは、 なにも 溶かして(とかして)いない ということ なので、溶質をふくんでいない水は純水(じゅんすい)です。純水(じゅんすい)は、水溶液ではありません。

電流が生み出す磁力[編集]

電流のまわりには、じつは磁力が発生している。

結論から言おう。じつは、電流のまわりには、磁石のような「磁力」が、発生しているのである。ウソだと思うなら、理科の実験で使うような電気回路を、乾電池や導線や豆電球でつくってみて、導線に方位磁針を近づけて見ればいい。 ただし、電流が小さいと、磁力が小さいので、磁力が、はっきりしないことがある。

電気が流れていることを確認したいなら回路に豆電球を、はさめばいい。


ぐるぐると、まくと、どうなる?
※ 画像の物は、導線では、ありません。なので、「まき方」だけを、参考にしてください。

電気の作る磁力を強くするには、鉄の棒(ぼう)に、導線をクルクルと何重にも、まきつけます。巻きつけられる金属の棒は、鉄のような磁気をおびる金ぞくでないと、ダメです。銅(ぼう)の棒では、磁化(じか)をしないので、ダメです。アルミニウムの棒も、磁化をしないので、ダメです。

このように、磁化をすることのできる金属のぼうに、導線をまきつけたものを、コイルと言います。 このコイルは、電気を流すと、磁石のように磁力を発生するので、電磁石(でんじしゃく)といいます。

電磁石の性質

電磁石が磁力を発生するのは、電気を流しているあいだだけです。回路のスイッチを切ったり、電池をはずしたりして、電気を止めると、電磁石は、磁力をもたなくなります。

電磁石にも、N極と、S極があります。電磁石でも、同じ極どうしは、反発し合います。電磁石でも、違う極どうしは、引きつけ合います。


電磁石を強くする

電磁石のコイルは、まんなかの鉄の棒が無くても、電気を流せば、コイルは電磁石になります。ですが、鉄の棒が入ってないと、磁力は弱くなります。なので、ふつうの電磁石は、鉄の棒を入れていることが多いです。

電磁石のコイルにいれる鉄の棒のことを、しん(芯)といいます。

コイルの、導線をまく回数をふやしたら、どうなるでしょうか。 20回だけ導線をまいた電磁石と、50回だけ導線をまいた電磁石では、どちらが、磁力が強いでしょうか。

じつは,導線をまいた回数が多くなるほど、電磁石の磁力は、強くなります。 電磁石のコイルは、導線の巻き数(まきすう)が多くなるほど、電磁石の磁力も、つよくなります。


また、電流が大きくなるほど、電磁石の磁力も大きくなります。たとえば、ふたつの乾電池を直列つなぎにして、1個の電磁石につなげると、1個の乾電池しか使っていない時よりも、電磁石の磁力は強くなります。


電磁石の磁力の向き

電磁石の、磁力の向きは、じつは、電流の方向にたいして、決まっています。


磁力線

磁場の向きが分かるように図示しよう。磁石の作る磁場の方向は、砂に含まれる砂鉄の粉末を磁石に、ちりばめて、ふりかけることで観察できる。

これを図示すると、下図のようになる。

磁力線の図示

このような、磁力の向きを含めた、磁力の図を磁力線(じりょくせん)といいます。磁力線の向きの決め方は、磁石のN極から磁力線が出て、S極に磁力線が吸収されると、決められています。棒磁石では、磁力の発生源(はっせいげん)となる場所が、棒磁石のはじっこに集中してます。そこで、棒磁石のはじっこの、先っぽのあたりを磁極(じきょく)といいます。

磁力線の向きを、どうやって確認するかというと、方位磁針を用いればいいのです。その場所での、方位磁針のN極の向きが、その場所での磁力線の向きになります。

電磁石の磁力線の書き方を説明する前に、まず棒磁石の磁力線の書き方を説明しましょう。 永久磁石が作る磁力線を図に描く場合は、N極から磁力線が出て、S極で磁力線が吸収されるように書きます。磁力線は、磁力の向きを図示したものなので、磁極以外の場所では、磁力線が分岐することはありません。N極以外の場所では磁力線の本数が増えません。S極以外の場所で磁力線が消えません。

また、磁力線が交わったりしてはいけないし、枝分かれもしてはいけません。もし、交わらして磁力線を書くと、その場所での方位磁針の向きが2通りあることになり、おかしな図になってしまいます。


電流の作る磁界[編集]
Junior high sci magnetic field.png

電流は、その周囲に磁界を作る。これは方位磁針を電気回路の近くに置くことで確認できる。

右ねじの法則

まず、電流の向きの決め方を、ふく習します。プラス極から電流は流れでて、電流は回路を通って、さいごはマイナス極にもどるのでした。 導線のまっすぐな部分の電流がつくる磁力の向きは、じつは、電流の向きに右ねじを進めるときに、右ねじを回す向きと同じです。この電流の向きと磁力の向きとの関係を右ねじの法則といいます。

コイルのような曲がった部分を持つ回路での、磁界の向きも、コイルの各部分の電流が右ねじの法則に従っています。

コイルでの、磁力の向きは、方位磁針で確認できます。

コイルでの、磁力の向きの図。
電流が、右向きの場合の図です。赤い曲線が磁力の向き。コイルの線にそって、手で右ねじを回す動きをして確認すると、たしかに、磁力の向きは、赤い線の向きになります。