塩は氷を冷たくする？それとも溶かす？温度と重さを同時に調べる自由研究

ここまで氷と塩について調べてくると、ひとつの疑問が出てきます。

塩って、氷を冷たくするもの？それとも氷を溶かすもの？

氷に塩を加えると、0℃より低い温度になることがあります。

ところが同時に、

塩を加えた氷の方が早く溶ける

こともあります。

「冷たくなったなら、氷は溶けにくくなるんじゃないの？」

と思いますよね。

実はこの2つは矛盾していません。

今回は、

温度はどう変わる？
氷の重さはどう変わる？

を同時に測定して、

塩は氷を冷たくするのか、それとも溶かすのか

を確かめてみましょう。

この自由研究は何日かかる？
まずは予想してみよう
用意するもの
今回のポイントは「2つ同時に測る」こと
実験方法
条件はできるだけそろえよう
温度と氷の重さを記録しよう
温度計で「どれだけ冷えたか」を測ろう
測定時間はタイマーでそろえよう
実験すると何が起こる？
なぜ塩を入れると氷が溶ける？
では、なぜ温度まで下がるの？
つまり答えは「両方」
「塩が冷たさを出している」わけではない
実験前の塩の温度も測ってみよう
グラフ① 温度の変化
グラフ② 氷の重さの変化
2つのグラフを並べるのが今回の見せ場
No.80「なぜもっと冷たくなる？」とつなげよう
No.81「なぜアイス作りに塩を使う？」ともつながる
No.82「なぜ塩を入れると氷が早く溶ける？」ともセットに
追加実験① 塩の量を変える
追加実験② 塩と砂糖を比べる
追加実験③ 氷の大きさを変える
追加実験④ 混ぜる・混ぜないで比べる
冬の道路でも同じ仕組みが使われている
実験するときの注意
写真はどこを撮る？
何年生におすすめ？
1. 小学1～2年生
2. 小学3～4年生
3. 小学5～6年生
自由研究のまとめ方
写真やグラフを印刷してまとめよう
まとめ｜塩を入れると「氷が溶ける」と「温度が下がる」が同時に起こる
よくある質問
1. 塩は氷を冷やすの？溶かすの？
2. なぜ氷が溶けているのに温度が下がるの？
3. 塩そのものが氷を冷やしているの？
4. 温度と氷の重さ、どちらを測ればいい？
5. 1日でできますか？

この自由研究は何日かかる？

おすすめ学年：小学3～6年生
実験期間：1日
実験時間：30分～1時間程度
結果が出るまで：当日
材料のそろえやすさ：★★★★★
考察のしやすさ：★★★★★

氷と塩という簡単な材料ですが、

「温度」と「氷の量」という2種類の数字を同時に比較できる

ため、自由研究らしいデータを取りやすいテーマです。

まずは予想してみよう

塩を氷へ加えると、どうなると思いますか？

冷たくなるだけ
溶けるだけ
冷たくなりながら溶ける
何も変わらない

実験前に自分の予想を書いておきましょう。

調べること	予想
塩を入れたあとの温度
塩を入れたあとの氷の重さ

用意するもの

氷
食塩
同じ大きさの容器2個
キッチンスケール
デジタルキッチン温度計
キッチンタイマー
スプーン
ざる
タオル
記録用紙
カメラやスマートフォン

塩と氷を混ぜるとかなり低温になる場合があります。

長時間素手で触らないようにしましょう。

今回のポイントは「2つ同時に測る」こと

これまでの実験では、

温度
氷の溶け方

をそれぞれ調べました。

今回はこの2つを同時に測ります。

つまり、

「温度が下がっているとき、氷の量はどうなっている？」

を見る実験です。

実験方法

例えば、氷100gずつを使います。

同じ容器を2つ用意してA・Bとします。
それぞれに氷を100gずつ入れます。
最初の温度を測ります。
Aは氷だけにします。
Bへ決めた量の塩を加えます。
タイマーをスタートします。
決めた時間ごとに温度を測ります。
同じ時間に残った氷の重さも測ります。
氷の形や溶けた水の様子も観察します。

条件はできるだけそろえよう

条件	そろえ方
氷の重さ	同じにする
氷の大きさ	できるだけ同じにする
容器	同じものを使う
置く場所	同じ場所
測定時間	同じにする
塩	Bだけに加える

変える条件を塩の有無だけにすると、結果を比較しやすくなります。

温度と氷の重さを記録しよう

時間	氷だけの重さ	氷＋塩の重さ
開始時	100g	100g
5分後
10分後
15分後
20分後
30分後

温度計で「どれだけ冷えたか」を測ろう

手で触った感覚だけでは、何℃まで温度が下がったのかわかりません。

温度計を使えば、

塩を入れたあとに何℃まで下がったのか

を数字として残せます。

▶ 楽天でデジタルキッチン温度計をチェックする

測定時間はタイマーでそろえよう

温度と氷の重さを比較するときは、

「だいたい5分」

ではなく、できるだけ同じ時間で測定します。

▶ 楽天でキッチンタイマーをチェックする

実験すると何が起こる？

実際の結果は氷や塩の量、室温などによって変わります。

しかし塩を加えた方では、

温度が下がる
氷が溶ける

という2つの変化が同時に観察できることがあります。

つまり、

「冷える」と「溶ける」は同時に起こることがある

のです。

なぜ塩を入れると氷が溶ける？

水に塩が溶けると、

水が凍る温度が0℃より低くなります。

この現象を凝固点降下といいます。

純粋な水なら0℃付近で氷と水が共存できますが、塩水では凍る温度がもっと低くなります。

そのため塩が氷の表面の水分へ溶けると、

氷が溶ける方向へ変化しやすくなります。

では、なぜ温度まで下がるの？

氷が固体から液体へ変わるためにはエネルギーが必要です。

そのエネルギーを周囲から熱として受け取ります。

すると周囲が持っていた熱が使われるため、

氷と塩水の混合物の温度が下がります。

つまり答えは「両方」

今回の疑問、

「塩は氷を冷たくする？それとも溶かす？」

の答えは、

条件によって、氷を溶かす変化と温度が下がる変化が同時に起こる

です。

塩を加えることで水の凝固点が下がります。

その結果、氷が溶けます。

そして氷が溶けるために周囲の熱が使われ、温度も下がります。

「塩が冷たさを出している」わけではない

ここは間違えやすいポイントです。

塩の中に冷たさが入っていて、それが氷へ移動しているわけではありません。

塩が加わることで、

水が凍ったり氷が溶けたりする条件が変化する

ことがポイントです。

実験前の塩の温度も測ってみよう

塩そのものの温度も測ってみると面白くなります。

例えば、

室温：28℃
塩：28℃
氷：0℃付近

だったとしても、混ぜたあとに0℃より低くなることがあります。

つまり、

「冷たい塩を入れたから冷えた」わけではない

ことを確かめられます。

グラフ① 温度の変化

まず、

横軸：時間
縦軸：温度

の折れ線グラフを作ります。

氷だけと氷＋塩の2本の線を描きましょう。

グラフ② 氷の重さの変化

次に、

横軸：時間
縦軸：残った氷の重さ

のグラフを作ります。

こちらも、

氷だけ
氷＋塩

を比較します。

2つのグラフを並べるのが今回の見せ場

今回の自由研究では、

温度グラフと重さグラフを横に並べる

のがおすすめです。

すると、

「温度はどんどん下がった」

のに、

「氷の重さもどんどん減った」

という結果を一目で見せることができます。

ここから、

「冷たい＝必ず凍る・溶けない、ではない」

という考察につなげられます。

No.80「なぜもっと冷たくなる？」とつなげよう

No.80では、

氷と水に塩を入れるとなぜもっと冷たくなるのか

を温度中心に調べました。

今回の実験では、その温度変化と氷の量を同時に調べます。

No.81「なぜアイス作りに塩を使う？」ともつながる

0℃より低い環境を作れる性質は、手作りアイスにも利用できます。

今回の実験をすると、

なぜ普通の氷だけではなく塩まで使うのか

がわかりやすくなります。

No.82「なぜ塩を入れると氷が早く溶ける？」ともセットに

No.82では、氷の重さに注目して溶ける速さを比較しました。

No.80～83を順番に読むと、

No.80：温度はどうなる？
No.81：その低温を何に使う？
No.82：氷自体はどうなる？
No.83：結局「冷える」と「溶ける」のどっち？

という流れでまとめられます。

追加実験① 塩の量を変える

同じ量の氷に、

塩0g
塩5g
塩10g
塩20g

を加えます。

塩の量	最低温度	10分後の氷の重さ
0g
5g
10g
20g

温度が一番低かった条件と、氷が一番減った条件は同じになる？

まで調べると面白くなります。

追加実験② 塩と砂糖を比べる

次は、

何も入れない
塩を入れる
砂糖を入れる

の3種類で比較します。

砂糖でも水の凝固点は下がりますが、同じ重さを加えても塩と同じ結果になるとは限りません。

追加実験③ 氷の大きさを変える

同じ100gでも、

大きな氷
小さな氷
砕いた氷

で比べてみましょう。

細かい氷ほど塩と触れる面積が大きくなります。

温度の下がる速さや氷の溶ける速さに違いが出るでしょうか。

追加実験④ 混ぜる・混ぜないで比べる

同じ量の氷と塩を使って、

そのまま置く
一定時間ごとに混ぜる

を比較しても面白いでしょう。

塩水が氷全体に触れやすくなることで、温度や溶け方に違いが出るかもしれません。

冬の道路でも同じ仕組みが使われている

冬の道路では、雪や氷を溶かしたり再び凍りにくくしたりするために、塩化物を含む凍結防止剤が使われることがあります。

これも水の凝固点を下げる性質を利用したものです。

つまり、

台所でできる氷と塩の実験が、冬の道路の安全対策にもつながっている

のです。

実験するときの注意

塩と氷を混ぜると、0℃よりかなり低い温度になることがあります。

長時間素手で触らない
スプーンなどを使う
容器を持つときはタオルを使う
実験後の塩水は飲まない
小さな子どもだけで行わない

ようにしましょう。

写真はどこを撮る？

同じ重さの氷を用意したところ
実験開始時の温度
塩を加えるところ
温度が下がったところ
5分後の氷
10分後の氷
残った氷を量っているところ
最後の2つの容器
完成した温度グラフ
完成した重さグラフ

何年生におすすめ？

小学1～2年生

少し難しいテーマなので、大人と一緒に「塩あり・なし」の見た目と温度を比べる方法がおすすめです。

小学3～4年生

温度と氷の重さを記録して、2種類のグラフを作ってみましょう。

小学5～6年生

凝固点降下や氷が溶けるときの熱について調べ、「なぜ冷えながら溶けるのか」まで説明すると本格的な自由研究になります。

自由研究のまとめ方

疑問：塩は氷を冷たくする？溶かす？
予想：温度と氷の量を予想する
準備：同じ重さの氷を用意する
実験：片方だけへ塩を加える
測定①：時間ごとの温度を測る
測定②：時間ごとの氷の重さを測る
グラフ：温度と重さをそれぞれグラフにする
比較：2つのグラフを見比べる
調査：凝固点降下について調べる
考察：なぜ冷えながら溶けたのか考える

写真やグラフを印刷してまとめよう

今回は、

実験写真
温度の表
氷の重さの表
温度グラフ
重さグラフ

と、自由研究に使える材料がたくさんあります。

写真やグラフを自宅で印刷する場合は、プリンターに対応する互換インクを比較してみるのもひとつの方法です。

▶ 自由研究の写真・グラフ印刷に使える互換インクをチェックする

まとめ｜塩を入れると「氷が溶ける」と「温度が下がる」が同時に起こる

塩が水に溶けると、水が凍る温度は0℃より低くなります。

これを凝固点降下といいます。

そのため塩を氷へ加えると、氷が溶ける方向へ変化します。

そして氷が溶けるためにはエネルギーが必要なので、周囲から熱を受け取ります。

その結果、

氷は溶けているのに、全体の温度は下がる

という不思議な現象が起こります。

だから、

「塩は氷を冷たくする？それとも溶かす？」の答えは「条件によって両方の変化が同時に起こる」

です。

「冷たい＝氷が溶けない」とは限りません。

水の中に何が溶けているかによって、凍ったり溶けたりする温度そのものが変わる

ということが、氷と塩だけで観察できます。

よくある質問

塩は氷を冷やすの？溶かすの？

条件によって、氷が溶ける変化と混合物の温度が下がる変化が同時に起こります。

なぜ氷が溶けているのに温度が下がるの？

塩によって水の凝固点が下がり、氷が溶けます。氷が溶けるためには周囲から熱を受け取る必要があるため、混合物の温度が下がります。

塩そのものが氷を冷やしているの？

塩そのものが「冷たさ」を出しているわけではありません。塩が水に溶けることで、氷と水が存在できる温度条件が変化します。

温度と氷の重さ、どちらを測ればいい？

今回のテーマでは両方測るのがおすすめです。「温度が下がった」と「氷が減った」を同時に示すことで、研究のポイントがわかりやすくなります。

1日でできますか？

はい。30分～1時間程度で測定でき、その日のうちに表やグラフまでまとめられます。