自由研究は【雲】をテーマにしよう!家庭で出来る実験3選とまとめ方

雲は、条件さえ揃えば作り出すことが出来ます。見慣れているけれど不思議な存在でもある「雲」を自由研究のテーマにして、雲を実際に作り出し、理解を深めてみてはいかがでしょうか?

当記事では、自由研究で使える【雲】の実験方法とまとめ方をご紹介します。

そもそも雲はどのように出来る?

雲は、空気中の水蒸気と塵(ちり)が集まったものです。雲が出来る上空は気圧が低く、空気が上空に上がると急に膨らみ、空気の温度が下がるという性質があります。

すると、温度が下がったことで空気中の水蒸気が冷やされて「氷」と「水」に変化し、それらが塵に集まることで雲が出来上がります。

このように、雲が出来るためには

  • 空気中の水蒸気と塵が集まる
  • 温度が下がる

という条件が揃うことが必要です。

実験では、上空で雲が出来るときと同じ状況を作りだすことで、雲を発生させています。

【自由研究に!】家庭で出来る「雲」の実験3選

ペットボトルを使って雲を作る実験

準備するもの

  • ペットボトル
  • ぬるま湯 100ml
  • 電子式着火ライター

線香

やり方

  1. ペットボトルの中にぬるま湯100mlを入れる。
  2. ライターで線香に火をつけ、ペットボトルの中に煙を10秒くらい入れる。
  3. 煙が入ったペットボトルの蓋を閉めて数回振る。
  4. ペットボトルの真ん中あたりを両手で押してへこませる。
  5. ペットボトルを押してへこませたり、緩めたりを何回か繰り返す。
  6. 手を緩めたときにペットボトルの中に白い雲が出来れば成功。

ペットボトルの中に雲が出来る仕組み

実験では、

  • ペットボトルの中のお湯→水蒸気を作る
  • 線香の煙→空気中の塵を作る
  • ペットボトルを押した後、急に力を緩める→空気を膨らませて温度を下げる

ということを行い、自然界で空に雲が出来るときと同じ状況をペットボトルの中で再現しました。

これにより、簡単に雲を作ることが出来ます。

参考
雲をつくる実験|サントリー次世代環境教育「水育」
ペットボトルのなかに雲ができるひみつ|サントリー次世代環境教育「水育」

ドーナツ雲を作る実験

準備するもの

  • 牛乳パック 2個
  • ドライアイス 200gほど
  • 40℃くらいのお湯(お風呂のお湯程度の温度)
  • カッターナイフ
  • はさみ
  • 工作用接着剤
  • 荷造り用粘着テープ
  • 軍手
  • かなづち
  • タオル

やり方

  • 下準備

①1つ目の牛乳パックの上をカッターナイフとはさみを使って切り取る。

(参照元:ドーナツ雲を作って遊ぼう!実験の手順|NGKサイエンスサイト

②もう1つの牛乳パックの胴体より蓋にする部分を切り取る。

(参照元:ドーナツ雲を作って遊ぼう!実験の手順|NGKサイエンスサイト

③蓋にする部分の中央に、丸い穴を開ける。

(この穴の大きさを変えるといろいろな形状の雲を作ることが出来ます。)

(参照元:ドーナツ雲を作って遊ぼう!実験の手順|NGKサイエンスサイト

④ ①で上部を切り取った牛乳パックの上に、3の蓋を付ける。接着剤と粘着テープを使い、空気が漏れないようにしっかりと蓋をする。

(参照元:ドーナツ雲を作って遊ぼう!実験の手順|NGKサイエンスサイト

  • 実験の手順

①手に軍手をはめてドライアイスをタオルで包み、ドライアイスをかなづちで砕く。

(参照元:ドーナツ雲を作って遊ぼう!実験の手順|NGKサイエンスサイト

②下準備で作った牛乳パックの 1/3くらいまでお湯を注ぐ。軍手をはめて、牛乳パックの中に砕いたドライアイスを10個程度入れる。

(参照元:ドーナツ雲を作って遊ぼう!実験の手順|NGKサイエンスサイト

③ドライアイスの煙が穴のあたりまで上がってきたら、容器のやや上の方を握り両手で素早く圧力を加える。

(参照元:ドーナツ雲を作って遊ぼう!実験の手順|NGKサイエンスサイト

④圧力を加えるたびにドーナツのような煙が上に上がっていったら実験成功。

ドーナツ雲が出来る仕組み

容器にドライアイスを入れて素早く圧力を加えることで、冷やされた白い水蒸気がかたまりになって飛び出します。

このかたまりが静止している空気の中を勢いよく進むことで、静止していた空気が水蒸気の下側に回り込む、という現象が起きます。

回り込んだ空気が水蒸気のかたまりの中心部に流れこみ、回転するように抜け出します。

これにより、飛び出した水蒸気のかたまりがこの空気の流れの方向に動くことによって、ドーナツ雲が出来上がります。

(参照元:ドーナツ雲を作って遊ぼう!|NGKサイエンスサイト