【夏休みの自由研究】宿題対策に「ペットボトルで雲を作る」実験してみた♪その仕組みをまとめてみた！

夏休みの宿題で、子どもが最も苦手とするのが自由研究なのだとか。突然自由に研究してと言われても、何から手をつければいいのやら…親子で頭を悩まして途方に暮れるケースが多いようです。ところがわたしには、以前から気になっている自由研究テーマがあるんです。昨年放送の情報番組『ZIP!』のお天気コーナーで、小林気象予報士が披露していた「雲を作る」実験。ペットボトルで簡単に雲が作れるようなのですが、わたしにもできるでしょうか。小4の息子と小2の娘と一緒に自由研究してみます！ 

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本当に雲が、ペットボトルの中でできちゃうの？

〈実験1〉
【必要なもの】
・炭酸ポンプ　※ダイソーで購入
・アルコール消毒スプレー
・ペットボトル　※炭酸用の硬くて丸いもの。今回は1Lのものを使用



さっそく、番組で小林気象予報士がやっていたように実験してみます！

1. まずペットボトルに「アルコール消毒スプレー」を3回ほどプッシュします。



2. ペットボトルに炭酸ポンプのフタをしっかり閉めて、20回ほどポンプをプッシュします。…とのことでしたが、20回ではペットボトルがまだ硬くなっていません。あ、これは1L用だから、大きいのかな。硬くなるまで、50回ほどプッシュ。娘、疲れてきています（笑）。がんばれ～！



3. ペットボトルが硬くなったら、一気に素早くフタを開けます。すると～、ペットボトルが真っ白に⁉



なったでしょうか？
「なった、なった！」と娘。うーん、微妙…。近くで見ると、うっすらと変化があるようにも見えますが、けっこう地味ですね～。少し分かりにくいかも。それに肝心の「雲ができる仕組み」もよくわかりません。


「Honda Kids」のサイトにも「ペットボトルで雲を作る」実験があった！

どうしてだろうと調べていたら、「Honda Kids」のサイトにも「ペットボトルで雲を作る」実験がありました！でも、こちらは先ほどの実験とは少しやり方が違っていて、線香を使うようです。こちらの実験もやってみたら、雲ができる仕組みがより分かりやすいかもしれないということで、さっそく挑戦してみます！


〈実験2〉
【使うもの】
・線香…数本
・マッチ　※線香に火をつけられたらいいので、今回はチャッカマン®を使用
・湯（50～60℃）
・ペットボトルとキャップ　※炭酸用の硬くて丸いもの。Hondaのサイトでは1.5L用を使っていますが、筆者は〈実験1〉と同じ1L用を使いました。〈実験1〉のあと使用する場合は、水でよく洗い流しましょう。



注意：
・マッチやライター、線香など、火の取り扱いには十分注意をしましょう。
・熱湯を使用すると、ペットボトルが変形して危険です。必ずぬるま湯を使いましょう。
・実験は水がこぼれてもいい場所でやりましょう。


1. 50～60℃のお湯を用意し、ペットボトルの底から1cmくらいまでお湯を入れます。
今回は1Lのペットボトルだったので、50mlほど入れました。



2. 線香に火をつけ、1のペットボトルの口から線香を入れて、煙を5秒間ほど流し入れます。



それからしっかりとキャップをしめます。

3. ペットボトルを両手で力いっぱいつぶします。



息子が頑張っていましたが、「わたしのほうが力が強い！」と、娘が横からやってきました。
バトンタッチです（笑）。たしかに強い！



4. 両手の力をパッと抜いて、ペットボトルを元に戻すと、中が白くなり、雲ができます。

さて、どうでしょうか。
ペットボトルをつぶした手を、パッとはなすと…⁉



おお～、白くなっていますね！

分かりにくい時は、3と4を何回か繰り返すと、4の時に白くなるそうです。

ぐっとつぶすと透明になります。そこから～。



パッとはなすと、おお、しっかり白くなっています！



分かりやすい変化に、子どもたちも大喜び♪


そもそも、雲はどうやってできるの？

雲ができる仕組みは、まず空気中に含まれている水蒸気が空に上って、冷やされます。それら水蒸気が空気中のちりを中心に集まって水の粒になると、雲ができるのだそうです。水蒸気は気体なので目に見えませんが、水の粒になると雲のように目に見えるようになるのですね。


〈実験2〉はどんな仕組みだったの？

〈実験2〉では、ペットボトルをつぶすことで、空気が圧縮されて、中の温度が上がります。そこから急に手をはなすと、中の空気が膨張して温度が下がります。その時、線香の煙をちりとして水蒸気が集まり水の粒になって、白い雲ができるんですって。なるほど～！


じゃあ〈実験1〉はどんな仕組みだったの？

では、アルコールを吹きかけてポンプでプッシュする〈実験1〉は、どんな仕組みだったのでしょうか？調べるうちに、ようやく分かってきました！
炭酸ポンプを使うと、中の空気が圧縮されて温度が上がり、ペットボトルの中の消毒液や水が水蒸気になります。そこから、急にフタを開けると、空気が一気に膨張して、温度が下がります。そこで、水蒸気が水の粒になるので、白い雲のようになるということなんですね。

ちなみにアルコール除菌スプレーを使ったのは、その主成分であるエタノールが、水よりも気体になる温度が低いので、白い雲をより確認しやすくするためだそうです。

〈実験1〉と〈実験2〉とでは、違うことをやっているようで、仕組みは一緒だったのですね。
分かったようでも頭が少しこんがらがるので、ヘタなりに図にまとめてみました。



子どもたちもなんとなくは仕組みを理解できたような感じでした（笑）が、それよりも手をはなすとペットボトルの中がパッと白くなるという、目に見える変化がとても面白かったようです！

「Honda　Kids」のサイトにはほかにも簡単にできる自由研究のテーマがいろいろ載っているので、夏休みは子どもたちが気になるものを一緒にやってみたいな～と思っています。みなさんもぜひ試してみてくださいね！



参考文献：
Web
https://www.honda.co.jp/kids/jiyuu-kenkyu/hakken-kenkyu/hk-3/

https://www.jma-net.go.jp/sendai/knowledge/kyouiku/yoho/a_kumo_ws.pdf

https://www.kepco.co.jp/brand/for_kids/ecolabo/06.html

書籍
『実例でわかる！自由研究の選び方＆まとめ方　4.5.6年生』メイツ出版