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K's理科実験室 ~K's Science Lab~

中学高校理科教材 科学に関するメモなど

 
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断熱圧縮発火

 「空気が膨張し温度が下がる」の逆を行う実験。シリンダ内に,耳かき一杯分の綿を入れ,高温によって発火させることができます。綿の発火点は200~400℃くらいとのこと,この場合,気圧も上がるので詳しいことは確認できていません。
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ペットボトルで雲の生成

 空気の断熱圧縮・膨張による雲の生成実験。液晶シートタイプの温度計で測定すると,2℃ほどの変化が見られます。
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霧ができる条件

 室温+αの水を入れたビーカーを氷で冷やし,線香の煙少々をいれ,結露する条件について考える。
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台風19号 Typhoon No.19(Hagibis)

 10月6日3時に発生した台風19号,日本付近の海水温が高いこともあり,10月11日6:00時点で925hPa,その後10月12日21:00に945hPaで関東付近に上陸。各地で大雨を降らせ,10/12~10/13にかけて,関東~東北で多数の被害が報告されました。データは,気象庁報道発表資料から。
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露点の測定から水蒸気量を求める

 金属製のコップにいれた水(室温)を,氷水を入れたビーカーで冷やし,結露するときの水温=露点として,水蒸気量や湿度を求めます。この日の室温=21℃,飽和水蒸気量=18.3g/m^3,露点=7℃→水蒸気量=7.8g/m^3なので,湿度=(7.8÷18.3)×100=43%,温水暖房の理科室内はかなり乾燥しているようです。9グループで,露点の誤差は6℃±2℃くらい。
参考:飽和水蒸気圧と水蒸気量の計算
温度 t ℃における飽和水蒸気圧 E(t) hPaは
E(t)=6.11×10^(7.5t/(t+237.3) 
絶対湿度 a(飽和水蒸気量)は,水蒸気の状態方程式から
a=217×e/(t+273.15)
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サーモインクで前線の実験

 サーモインクを水に溶かし,暖かい水と冷たい水がどのように混ざり合うかを観察し,前線について考えます。
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空気が上昇すると気温が下がる(断熱膨張)

 真空容器内の空気をポンプで抜く(気圧を下げる)と,空気が膨張し,気温が下がることを確認します。液晶温度計では2℃ほどの温度低下が確認できました。
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霧ができる(結露する)条件

 ぬるま湯を入れたビーカーと,空のビーカーを冷やして,霧ができる条件(湿った空気・気温が下がる)を調べます。LEDライトをグループ毎に準備させると,結露の様子が分かりやすくなります。
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気象の単元のまとめをDagikEarthで

 DagikEarthを使って中学2年,気象の単元の学習のまとめを行いました。
 今回新たな取り組みは
・プロジェクター後方の座席の生徒の視界を遮らないように,大型の三脚を使用。
・ワイヤレスHDMIディスプレイアダプタ(P3Q-00009 [Wireless Display Adapter V2 )を使用してプロジェクターからPCまでを無線化。
・DagikEarthのコンテンツに加えて,EarthWindMap(Cameron Beccario)https://earth.nullschool.net/jp/を表示
の3点です。
 大型三脚は設置が大変ですが,プロジェクター後方の座席の生徒の視界が確保できました。
 今回使用したワイヤレスディスプレイアダプタでは,特に遅延も生じることなく動作確認できました。生徒の後方から解説,操作できる点は,メリットとして大きいと感じました。
 EarthWindMapはリアルタイムに近く,風向や風速を提示でき,更に高度ごとの違いを確認できるため,前線や高気圧,低気圧と風の関係を示すことができました。生徒の理解だけでなく,教師側も勉強になりました。
 EarthWindMapでは風向や,地表温度,海水の動き,CO2濃度などが表示できるので,大変魅力的です。しかし,過去のデータにアクセスする方法が今のところ見つけられませんでした。季節毎のデータにアクセスできるとさらに嬉しいところです。
 DagikEarthで使用したコンテンツは,季節毎の雲の動き(A-1-1~A-1-8),台風の発生場所と海水温(A-6-3),木星の大気(p-27),かぐやによる月の観測(P-16),あかつき(P-28-2),GNSS衛星(L-24-2~3)などです。
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PVAで前線の観察

 サーモインクと洗濯のり(PVA)を使って前線の観察。前線面の動きがなくなった状態は閉塞前線の説明にもつながります。サーモインクをPVAに混ぜてしまうと,1年後には温度による色の変化が無くなってしまうことが判明。開封しただけのサーモインクは問題なく使えるのでした。冷凍保存してみるか?
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プロフィール

Koichiro SAITO

Author:Koichiro SAITO
 公立中学校改め高校教師(理科)です。自然体験。科学的な実体験を通して,科学的に考えるとはどういうことなのか,そして科学の面白さや奥深さを実感できるような授業を目指しています。
 2011.3.11の震災当時には校舎が沈下,解体され,プレハブ仮設校舎の生活でしたが,たくさんの方からご支援いただき,なんとか観察・実験を継続することができました。自分の実践が少しでも他の理科教育に携わる方の参考になれば幸いです。自分のメモも兼ねて,授業実践や観察・実験教材などアップしています。
 なお,当サイトは観察・実験の実践を紹介するものであり,その安全を確実に保証するものではありません。授業などで実践する前には,充分な予備実験を行い,事故防止に努めて下さいますよう,よろしくお願いいたします。

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