空気や水、金属をあたためたり冷やしたりすると、どのような変化が起きるのかな? 温度の変わり方や、体積に注意して観察してみよう。
まわりの温度が上がったり下がったりすると、ものの体積が変わることがあるよ。
たとえば、熱くなるとものはふくらみやすく、冷えるとちぢみやすいんだ。これを「熱によるふくらみ・ちぢみ(熱膨張・収縮)」というよ。
熱くなるとふくらむ
鉄やアルミニウムなど、金属はあたためると体積が大きくなるよ。線路のレールが夏の暑さですこしのびる、なんてこともあるんだ。
冷えるとちぢむ
温度が下がると、元にもどるようにちぢむんだ。何度もくりかえすうちに、形がゆがんでしまうこともあるよ。
空気
熱くなるとふくらみやすく、冷えるとちぢみやすい。ふうせんにあたたかい空気を入れたら大きくふくらむけれど、冷やすとしぼんでしまうことがあるよ。
水
かなり高温になると、水蒸気になって体積がうんと大きくなる。やかんのふたがカタカタするのは、水が熱されて水蒸気がふえたからなんだ。
温度計の中には、熱で体積が変わりやすい液体が入っているよ。
・あたたまるとふくらんで、温度計の中を上に上がっていく。
・冷えるとちぢんで、下にさがる。
このしくみをうまく利用して、温度をはかっているんだ。
橋や建物のすきま
橋やビルなど、大きな構造物は 金属の部品が夏と冬で少しずつふくらんだりちぢんだりするから、あらかじめすきまをつくっておくんだ。
家電や機械
高温になりすぎると部品がふくらみすぎてこわれることもあるから、冷却したり材質を工夫したりしているよ。
・ものは温度が上がると体積が大きくなり、下がるとちぢむ性質がある。
・金属や空気、水など、どのくらいふくらんだりちぢんだりするかはそれぞれちがう。
・この熱によるふくらみ・ちぢみのしくみは、温度計や橋、家電など、いろいろなところで活かされているんだ。
身近な道具や建物にも、温度と体積の変化がかかわっているんだね。実験や観察でちょっと不思議なもののふるまいをぜひ体感してみよう!
動画で学ぼう!(NHK for School)
(外部サイト)
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理科4年 ふしぎ大調査
熱気球などの仕組みを調べ、空気の温度の変化とかさの変化を関係づけて調べる。
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空気は温まることによって膨らみ軽くなることを確かめる。
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温度によって水のかさが変わることをとらえ、その性質を利用した温度計を作る方法を知る。
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金属はあたためたり、冷やしたりすると体積が変化することに興味・関心をもつ。
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閉じ込めた空気に力を加えるとかさが変化することに関心をもつ。