水とお湯、どちらが重い?

外は冬の寒さが続きますね。
これだけ毎日外が寒いと、あったか~いお湯に浸かりたくなるもの。
水の入った水槽に、冷たい水が入った水風船と、
熱いお湯が入った水風船を入れました。
結果は、どうなる?
  1. 冷たい水風船が浮いて、お湯の水風船は沈んだ
  2. お湯の水風船が浮いて、冷たい水風船は沈んだ
  3. 両方とも浮いた
  4. 両方とも沈んだ
プリンセスリカ

私は「サイエンス」のせかいのプリンセス「リカ」よ。
クイズの答えはわかったかしら?正解は… 【2. お湯の水風船が浮いて、冷たい水風船は沈んだ】 でした!
ここからは、先生に教えてもらいましょう。

答えは分子と密度の関係

先生

ちょっと簡単でしたか?
皆さんもお風呂にお湯を溜めた次の日、そーっと足を入れてみると、上の方は温かいのに下の方は冷たい、といった経験をしたことはありませんか。

プリンセスリカ

そういえば、そんなこともあったわね。

先生

これは、分子と密度が関係しています。
以前、こちらの記事でも「あらゆるものは分子でできている」とお話ししましたね。
熱いお湯は、中の分子が元気よく動き回ります。
そのため、分子の間に隙間ができて、イメージでいうと中はすかすか。
この中身が詰まっていない状態を「密度が低い」と言います。
一方、冷たい水は、分子があまり動き回らないため分子同士がギュッと集まっている。
この、中身がぎっしり詰まっている状態を「密度が高い」と言います。
100円ショップで売っているようなフワフワの紙粘土と、小学校の図工で使うようなどっしりした油ねん土のイメージです。

そして、密度が高いものほど下にいきます。
なので、水の中に冷たい水風船と熱いお湯の水風船を入れると、密度の高い冷たい水風船が沈む、というわけです。
(ちなみに、この状態で放っておくと、また結果が変わってきます。水風船とお湯風船、水槽の水の温度が均一になってきますからね)

プリンセスリカ

そういうことなのね!

甘いものは沈む!?浮き沈みにもいろんな視点が

先生

また、この現象は空気でも同じことが起きています。
エアコンをつけると、温かい空気は上に、冷たい空気は下に行きますね。
これも密度が関係しているのですよ。
エアコンで暖房を使う際には、冬でも扇風機を使って室内の温度を一定に保つ方法もありますね。

プリンセスリカ

たしかに、扇風機を使うと効率よく暖まると聞いたことがあるわ。

先生

このような水に浮く・沈むという現象には、密度だけでなく、浮力など、さまざまが視点が関わっています。
その視点の1つに「糖度」も含まれています。
同じ果物でも、甘さの度合いである糖度が浮く・沈むに関係しているのです。
糖度が高いほど、ショ糖がふくまれており密度が高くなるため、水に沈みます。

ただし、「甘い果物は沈む!」と果物屋さんに水槽を持ち込まないでくださいね!
実際、あるスーパーではトマト売り場の近くに「水の中に入れてみてね」と水槽が用意されていたようですが…

プリンセスリカ

それもおもしろいわね!でも、水槽を持ち込むのはやめておくわ笑

科学の目で、新たな世界に足を踏み入れよう

先生

何も正解だけを知っておいてほしいわけではありませんよ。
大切なことは、科学の目をもって、「どうしてこうなるんだろう?」と自分の頭で考える。
正解だけを知って分かった気になってしまうほど、もったいないことはありません。
予想して、やってみて、結果から考える、そして分かったことを元に、次の新たな世界に足を踏み入れる。
日々の生活の中に、その視点をちょこっといれるだけで、より密度の高い日常になると思いませんか?

プリンセスリカ

はーい!みなさんもぜひ意識してみてね!

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