このページは、１年理科『化学』1999／takaの授業記録　です

　　実験５　液体窒素による状態変化
　　　　　　　　　　　　　1999　10　27（水）

本時は演示実験 　　液体窒素を１０リットル１ 　　万円で購入。凍らせるもの 　　は生徒に持参させた （右：液体窒素のボンベ） 教卓の下から取り出すと その容姿に「おー」と歓 声が上がる

　　＜授業の流れ＞
　　１　いろいろな物を凍らせる　＜超低温との出合い＞
　　＜方　法＞液体窒素をビーカーに入れ、いろいろな物を入れる
　　　　１　テニスボール
　　　　２　花
　　　　３　バナナで釘を打つ
　　　　４　生徒が持参したもの
　　　　５　金魚（生徒が持参した場合）
　　＜注　意＞
　　　１　酸欠（教室中窒素）で死なないよう窓を空ける
　　　２　生物を凍らす場合、安易な実験に終わらないよう生命の尊厳
　　　　につて話す
　　＜ポイント＞　
　　　１　テニスボールは、ゆっくり冷やすと潰れてしまう。そこで、
　　　　300ｍｌビーカーに液体窒素を120ｍｌ入れ、大型ピンセット
　　　　で掴み一気に冷やす。勿論、ドボンとやると液体窒素が溢れる。
　　　　そして、ボールの温度が冷えて沸騰がおさまったら高さ１メー
　　　　トルから落下させる
　　　２　花は、机上に落ちた破片も観察させる
　　＜その他＞
　　　バナナを凍結させるには沢山の液体窒素が必要だろうと判断し
　　　今回は見送った

　　２　液体窒素に触れる　＜-200度Ｃに触れる＞
　　＜方　法＞　液体窒素を100ｍｌビーカーにたっぷり注ぎ、指を１
　　　　　　　本入れる
　　＜注　意＞
　　　１　長時間入れない
　　　２　手が濡れていると凍傷になりやすい
　　　３　焦ってビーカーを倒さないように
　　＜ポイント＞
　　　１　前の実験でびびらせておくと良い
　　　２　ビーカーの底に触れぐらいでも大丈夫。時間は0.2〜0.7秒位
　　　　比較的ゆっくりでよい
　　　３　液体窒素と手の温度差が約230度Ｃ。だから、実際は液体窒
　　　　素はすぐに気化して手をおおい、触れることができないと説明
　　　　すると良い。冷たさを感じたときは凍傷になっているだろう。

　　３　状態変化『気化』　＜液体→気体の観察＞
　　＜方　法＞　少量の液体窒素を机上にこぼして観察
　　＜ポイント＞
　　　１　蒸発と沸騰の違いについて説明する
　　　２　また、慣性運動も観察させる
　　＜その他＞
　　　　わざわざこぼさなくても、容器からビーカーの移すときに吹き
　　　こぼれる時に説明すれば良い

　　４　空気の状態変化　＜液化・気化の観察＞
　　　＜方　法＞　細長いに風船に空気を入れ、その一端を液体窒素を
　　　　　　　　入れたビーカーに入れる。ペちゃんこになったらピン
　　　　　　　　セットで取り出して観察する
　　　＜ポイント＞
　　　　１　ゴムでできた風船は元どおりになる
　　　　２　膨らんだのは空気が気体に戻ったからである
　　　　３　液化した空気も観察させる。ことのき、風船の一部を凍ら
　　　　　せずにおくと便利

　　５　二酸化炭素の冷却　＜ドライアイスを作る＞
　　　＜方　法＞　液体窒素を入れたビーカーに試験管を入れ、それに
　　　　　　　　二酸化炭素ボンベからゆっくりと入れる。
　　　＜ポイント＞
　　　　１　１分も吹き込めば十分
　　　　２　昇華（固体←→気体）について説明する
　　　　３　試験管を紙に包んで割り、取り出したドライアイスを水に
　　　　　浮かべて観察してもよい

　　６　酸素の液化　＜液体酸素の性質を調べる＞
　　　＜方　法＞　酸素ボンベからビニール袋に酸素を入をとる。それ
　　　　　　　　をゴム管・ゴム栓をセットした試験管につないで冷や
　　　　　　　　す。試験管内にできた液体酸素の色・磁性を観察した
　　　　　　　　後、ピンセットで火の付いた線香を液体中に入れる。
　　　＜注　意＞　液体酸素中での燃焼は、ちょっと避難
　　　＜ポイント＞
　　　　１　ビニール袋に入れる酸素は５リットルで十分
　　　　２　試験管にも酸素を入れておく
　　　　３　試験管は鉄製スタンドで固定、ビニール袋はそれにセロテ
　　　　　ープで固定しておく
　　　　５　液体は『うすい青』
　　　　６　希土類磁石を使用する。アルニコでは弱い
　　　　７　線香はセロテープで２本繋いだ。そして、一気に入れるの
　　　　　ではなく試験管の口で「ぽん」と燃えることを観察させた後、
　　　　　入れる。二酸化炭素や窒素、水と比較させてもよい

　　７　エタノールの冷却　＜固体エタノールの観察＞
　　＜方　法＞　100ｍｌビーカーにエタノール30ｍｌを入れる。ピン
　　　　　　　セットでかき混ぜながら液体窒素を注ぎ、ガラス状にな
　　　　　　　ったら、つまみ出して提示する。次に、さらに冷却して
　　　　　　　固体を作り、液体中に入れる
　　＜ポイント＞
　　　１　断熱のため発砲スチルロールの上で操作した
　　　２　ガラス棒で混ぜるほうがよいが、ピンセットの温度が高いと
　　　　溶けて摘めない
　　　３　融点は-115度Ｃであることを知らせる
　　　４　「固体のエタノールは、液体に浮くか沈むか？」発問してか
　　　　ら演示する。結果は沈む。氷のように浮く方が例外である

　　８　フィルムケース・ロケット　＜気化による膨張＞
　　＜方　法＞　フィルムケースに液体窒素を少量（5ｍｍ位）入れ、蓋
　　　　　　　を乗せる。沸騰がおさまったら閉めて、避難。数秒から
　　　　　　　数分 で５メートル飛ぶ。
　　＜注　意＞
　　　１　沸騰しているときに蓋をしない
　　　２　覗かない
　　　３　不発のときは乾いた雑巾をかけてからはずす
　　　４　同じフィルムケースを繰り返すと凍結、爆発の危険がある
　　＜ポイント＞
　　　１　気化すると体積が約1000倍になることを知らせる

　　＜授業を終えて＞
　　

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（C) 1999 Fukuchi Takahiro