「謎の黒いモンスター」「一瞬で凍る水」「火の玉をつくる」、そして王道の…子どもの「自由研究」に困った人のための「1日でできる4つのテーマ」

夏休みも残り半分。お子さんの自由研究、進んでいますか？

朝顔や月の観察には、時すでに遅し。

どうしよう？と子どもに泣きつかれ、困った顔のお父さんお母さんの顔が目に浮かぶ。そこで1日あればできて、ためして面白い自由研究のテーマをいくつか紹介しよう。簡単だが、火を使うものもあるので、お父さんお母さんも手伝ってくださいね。

台所にあるものを混ぜて火をつけると、黒い奇妙なモンスターが誕生する。

<用意するもの>

・砂糖

・重曹

・耐熱皿

・砂

・消毒用アルコール

・ライター

最初は砂糖と重曹、それにライターと耐熱皿、アルコールがあればできる簡単な実験だ。普通の白砂糖と重曹を混ぜる。比率は4対1、砂糖が40グラムなら重曹は10グラム。これをよく混ぜる。比率を間違えるとうまく行かないので要注意。

耐熱皿の上に砂を敷き、その上にアルコールをだいたい50~100ml撒く。その上に砂糖と重曹を混ぜたものを載せる。アルコールを最後にかけるとか砂糖に混ぜていくとか試してみたが、先に砂の上に撒いておくのが一番モンスターができやすい。時間がある方はいろいろ試してほしい。

皿の上に砂糖と重曹を混ぜたものを耐熱皿の上に広げ、火をつける。想像以上に火が大きいので、絶対に子どもだけではやらないこと。大人も一緒にやり、周りから可燃物がない状態で行う。ガスコンロの上が一番いいと思う。

じりじりと燃え始めるとじきに黒い棒状の塊が飛び出してくるはずだ。砂糖は可燃性なので、火をつけると燃えてタール状になる。重曹は熱せられると二酸化炭素が発生する。タール状になった砂糖を重曹から分離した二酸化炭素が内側から膨らませる。パンが焼くと膨れるのと同じ原理だ。

塊が大きくなるかどうかは、混ぜ方やアルコールのしみ具合などで決まり、大きくなる時は50~60センチまで伸びる。がんばってトライしてみよう。

ペットボトルのフタを開けると一瞬で水が凍りついたり、こぼれる水がシャーベットのように凍っていく不思議な映像を見たことがないだろうか？

過冷却という現象だ。

冷凍室の中で静かに冷やすとマイナス12℃ぐらいまで水は凍らず、過冷却状態になる。この過冷却水に衝撃を与えると水の分子配列が崩れ、瞬時に氷に変わる。氷のかけらを入れてもいい。核となるものがないと液体は固体になりにくく、過冷却になる。

<用意するもの>

・水の入ったペットボトル

・段ボールや発泡スチロールの箱

過冷却状態を作るには、振動や衝撃を与えずに冷却する必要がある。冷凍室の冷風が直接、ペットボトルに当たらないように段ボールで覆う。ちょっとの衝撃で凍り始めるので、取り出しやすいように工夫する。箱の中に寝かせて冷却する場合は、フタをせず、箱からすぐに出せるようにする。

過冷却状態になっているかどうか、パッと見ではわかりにくいので、数本を一緒に冷やし、1本目で確認するといいだろう。

とにかく少しの衝撃ですぐに凍るので、ペットボトルのフタを開けるにもコツがいる。ペットボトルは新品ではなく、フタを一度開けて、ゆるく締めておく。

うまくできたらコップに流し込んでみよう。みるみる水が氷に変わっていく様は感動的だ。とはいえ、ここに行きつくまでが大変。まさにその試行錯誤が自由研究である。