【作ってみた】身近なもので温度計を作ってみた!

物理部では毎年、物理チャレンジ(主催:特定非営利活動法人物理オリンピック日本委員会)という大会に出場しています!

この大会は一次予選に「実験課題レポート」と「筆記試験」の2つがあります。前者は毎年異なるテーマについて研究論文を書く課題で、後者は試験会場に赴いて物理のテストを受検するものです。

2つの合計得点が優秀だった場合、2次予選へと進むことができ、さらにそこで優秀だった数名が、日本代表として世界大会に挑みます。

2013年の実験課題レポートのテーマは「身の回りの材料を使って温度計を作ってみよう」でした。

今から実際に刈谷高校物理部が作った温度計を少しだけご紹介します!

①空気の熱膨張を利用する

Attachment-1 (1)-Resized

空き瓶に風船をゴム膜としてつけ、ゴム膜の膨らみ加減で温度を測定します。

ゴムの微妙な膨らみ加減を正確に測るために、教育用レゴを用いてテコの原理を利用したメモリを作りました。

しかし、形が不安定、ゴム膜の劣化、計測しにくい等の理由でこれはボツに。

②硝酸カリウムの溶解度の差を利用する

物質(溶質)を液体(溶媒)に溶かす場合、溶媒の温度が高いほど、溶質の溶ける量が増えるのはご存じのとおりです。

そこで私たちは、溶媒の温度によって溶ける量が大きく変わる「硝酸カリウム」という物質を用いて温度計を作ってみました。

ある温度の水に硝酸カリウムを一定量を溶かし、溶け残りの重さを測るという作業を繰り返し、温度と溶解度の関係を調べます。

何回も試した結果、そこそこ精度の良い実験結果を得ることができました。しかし、一回の温度を測るだけでもなかなか大変なので、実用的ではありません。

③油の熱膨張を利用する

Attachment-1

続いては油の熱膨張を利用しました。

試験管と長いガラス管をゴム栓でガッチリ固定。ガラス管は細いので、わずかな油の膨張でも大きな高さの変化が生まれます。

実際に、試験管をお湯で温めてみると、しっかりと温度の変化を読み取ることができました。
また、何回か日を変えて実験しても、同じ温度で同じ場所を示してくれます。かなりの精度です!

どこの家庭にもあるもので簡単に作れる、という点を考えると、この温度計がベストですね!

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このあと物理部では、作った温度計数点について、実験結果や考察などを1年生が個人個人で論文にまとめ、大会に応募しました。今年は残念ながら予選を通過できませんでしたが、実験の基本や論文の書き方など、1年生は多くのことを学ぶことができました。

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