進学塾アルファ狭山校 理科
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カルキ

昨日の小学校5年生の授業で、理科の「メダカ」の授業の話になり、水道水のカルキについて説明したので、ご紹介します。

メダカメダカ

「カルキ」というのは、オランダ語やドイツ語で石灰を意味する言葉に由来し、よく言われる「カルキ臭」は水道水に殺菌のために入れられている塩素の化合物に由来する塩素の臭いを指すことが多いようです。なぜ塩素なのに石灰を意味する「カルキ」という言葉が使われるかというと、塩素消毒に良く使われプールの消毒などでおなじみの次亜塩素酸(じあえんそさん)カルシウム、いわゆる「さらし粉(こ)」を「塩化石灰(クロールカルキ)」と呼ぶことに由来するようです。塩素が強い酸化力を持つことで殺菌作用をもつことと、他の殺菌方法に比べて効果が長く続くことから蛇口から出たときに水道水の中に一定の塩素が残るような塩素殺菌を行うことが水道法に基づいて義務付けられています。



さて、水道水中の塩素は人体には害のない濃度とされていますが、メダカなどの小さな魚には大きなダメージを与える恐れがあることから、メダカの水槽に使う水は「カルキ抜き」をします。昨日もこのカルキ抜きの話から塩素の消毒の話になりました。水道水を汲み置きして、ある程度の時間(屋外なら6時間くらい、屋内なら24時間くらい)日光に当てることで、紫外線の働きで塩素を減らすのが一番よく知られているカルキ抜きの方法かと思います。(ちなみに小学校の理科の授業でもこの方法が紹介されているようです。)他には市販の「カルキ抜き」と呼ばれる中和剤を使うという方法もあります。多くの中和剤には「チオ硫酸ナトリウム」という物質が含まれていて、これが塩素と中和反応を起こして魚にとって無害な物質に変えるそうです。ところで、昨日は身近なテーマであるメダカや水道水の話から化学に少し興味持ってもらえたようでした。学年が進んで理科への苦手意識が強くなってしまってからだと同じような話をしてもなかなか食いついてもらえないこともあるので、小学生のうちにうまく興味をもってもらうのも良い方法かと思います。




メダカのオス

本日はメダカに関するクイズです。上の様に背びれに切れ込みがあるのは、メダカのオス・メスどちらでしょう?


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蜂に刺されたらオシッコ?

昨日の理科の授業で「蜂などの虫に刺されたらオシッコをかけるとよい」という言い伝えについて説明しました。さすがに言われたことがある生徒はいませんでしたが、かつてはそのような言い伝えがあり、私も小さいころに聞いたことがあるという話をしました。


ハチさされ

結論から言うと、この説は間違いでオシッコをかけるのはむしろ有害なのですが、なぜこのような説が出来たかというと、酸とアルカリの中和反応が関係します。かつて、蜂の毒が蟻酸(ぎさん)と呼ばれる酸だと思われていて、アルカリ性のアンモニア水でその蟻酸を中和して害を減らすことができると考えられたことから、こうした説が出来たそうです。しかし、この説には多くの問題があります。まず第一に、蜂の毒の主成分はタンパク質で蟻酸は関係していないということ。そして第二に、人間はアンモニアを尿素にかえてから排出するので、尿の中にはアンモニアはごく少量しか含まれていないということです。(トイレなどでアンモニア臭がするのは、尿を長時間放置すると尿素がアンモニアに変化するためだそうです。)


更にいうと、尿には雑菌が含まれているので、虫に刺された傷に尿を書けると感染症の恐れもあるので、絶対にやめた方がよいそうです。虫に刺された場合には清潔な冷水で冷やしたり洗い流し、もちろん症状がひどい場合には病院に行きましょう。


さて、酸やアルカリというのは少し身構えてしまう生徒もいるのですが、アリから発見された蟻酸(ぎさん)とアルカリ性のアンモニア水で中和反応を起こすという例はインパクトがあってアンモニア水がアルカリ性だということを覚えてもらえたようです。今後もこうした例をうまく使いながら楽しく理解してもらえるようにしたいと思います。お読みいただきありがとうございました。




本日はアンモニアに関するクイズです。アンモニアという言葉の由来になったのは次のうちどれでしょう?

ア 神様の名前 イ 植物の名前  ウ 山の名前 


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関東ローム層と東西のダシの違い

前回の記事に、いつも読ませて頂いている素晴らしいブログを書いていらっしゃる方々から同時にコメントを頂いたので、張り切ってお送りしたいと思います!先日の理科の授業で関東ローム層について触れました。関東ローム層は、関東平野を覆っている火山灰層です。よく赤土の層と言われますが、これは火山灰に含まれている鉄分が酸化して赤くなるためです。ただし、実際には、あまり赤くない関東ローム層もあるそうです。ちなみに、関東ローム層を作り出した火山灰は浅間山(あさまやま)、榛名山(はるなさん)、富士山、箱根山などの火山がもたらしものです。ところで、関東ローム層が火山灰でできているので勘違いされがちですが、ロームというのは粘土と砂などが一定の比率で混ざったものを指すそうで、火山灰で出来ているとは限らないそうです。

関東ローム層

さて、その関東ローム層があることで、関東地方の水は(海外のいわゆる硬水ほどではありませんが)ミネラル分が多く含まれています。実はそのことが、関東のそばつゆなどが関西に比べて醤油が多く使われ濃い色になっていることに関係します。昆布でダシをとる際に、ミネラル分が多いとダシの出が悪くなるため、関東では昆布のダシが出にくい分、かつお節などの魚系のダシを多く使い醤油が多めの濃い色のつゆになり、ミネラル分が少ない水を使う関西では昆布のダシが強く出るので醤油が少なめの薄い色のつゆが多いという訳です。ちなみに、醤油が多い分、塩分が多い関東のダシは、どちらかというと麺に塩分を含むうどんよりもソバとの相性が良いことがうどんが人気の関西、ソバが人気の関東という違いの一因となっているそうです。(関西の方が小麦を食べる文化が根付いているなどの別の要素もあるそうです。)


こうしたツユの違いを反映して、カップ麺でも東日本と西日本でダシの味を変えているそうです。例えば、マルちゃん(東洋水産)の公式ホームページによると、赤いきつねには4つの味があり、「大きく分けると東日本向けと西日本向け。東日本向けはカツオと醤油のしっかり味、西日本向けはカツオ・コンブ・煮干のダシに薄口醤油の上品な味。さらに東日本では、北海道向けに利尻昆布を使った味、西日本ではウルメ鰯を使った関西版があり、全部で4つの味となっています。」ということだそうです。カップに東日本向けは「E」、西日本向けは「W」という目印がついていたりするそうですので、ぜひ確かめてみてください。私も、卒業旅行で関西に行った際に西日本版を手に入れて、このブログでもご紹介できればと思います。(笑)


UFO.jpg

本日は、カップ麺に関するクイズです。日清焼きそば「U.F.O.」のFは「太い」、Oは「大きい」の頭文字だそうです。では、Uは何の頭文字でしょう?



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フェーン現象とは?

目次
5月なのに佐呂間町で39.5℃
なぜ5月に高温になったのか?
フェーン現象は入試にも出ます
「フェーン」はドイツ語
フェーン現象とはどのように起こる?
フェーン現象の練習問題





5月なのに佐呂間町で39.5℃

今月(5月)の26日に、北海道の佐呂間町(さろまちょう)で、5月の気温としては観測史上最も高い39.5℃を記録しました。ブログでもこのニュースに触れている方も多く、アルファでも生徒たちのほとんどがこのニュースを知っていて、関心の高さを感じました。毎年のように「過去最高の暑さ」を記録する状況に誰もが不安を感じているからこその関心の高さのようにも思います。今年の夏はどうなってしまうのか、心配です。





なぜ5月なのに高温になったのか?

今回のニュースが注目されたもう一つの理由は「北海道の、しかも道東で」という点だと思います。26日は北海道の上空に温かい空気が入り込んでいたことと、フェーン現象が発生したことで北海道の中央部の山を越えた風が吹き下ろしてきた道東で特に高温になったようです。ちなみに、2007年に岐阜県の多治見(たじみ)市で40.9℃が記録されるまで74年間の間、日本の最高気温の記録は1933年(昭和8年)に山形で記録された40.8℃でした。日本の北側に位置する山形が記録的な猛暑となったのも、フェーン現象が発生したことによるものです。




フェーン現象は入試にも出ます

実は、フェーン現象は中学入試の理科でも出題されることがあります。実際、今年の春に受験したSさんにもフェーン現象の計算問題をみっちり練習してもらいました。高校生にも地学でほぼ同じレベルの計算問題を教えることがあり、それを考えると中学入試というのは、なかなか大変なことをしているのだなぁと改めて思います。




「フェーン」はドイツ語

さて、ということでフェーン現象についてご説明したいと思います。「水蒸気を含む空気が山を越えて風下側のふもとに吹き下りるときに、風上側よりも気温が高くなる現象」がフェーン現象です。「フェーン」というのはドイツ語の「Föhn (フェーン= 南風)」という言葉に由来し、元々はアルプスを越えて吹く乾いた風を指すそうです。




フェーン現象はどのように起こる?

フェーン

なぜ山を越えると気温が上がるかというと、上の図のような仕組みです。山を上がる風は高度が高くなるにつれて気温が下がりますが、空気中の水蒸気が水滴になり雲をつくる際には、周りの熱を奪う気化熱の反対に周りに熱を与える「凝縮熱」の働きで気温の下がり方が少なくなり、100mにつき0.5℃ほどしか気温が下がらないという状況が起こります。そして、風上の斜面を登る際に雨や雪を降らせて乾燥した状態になって風下を吹き下りる際には、水蒸気の影響がないので、100m下りるごとに1℃ほど気温があがることになるため、風下側で気温が上昇する訳です。ちなみに、消毒などの際に拭いた場所がひんやりしたり、汗をかくと体温が下がったりするのは、液体が気体になる際に周りの熱を奪う気化熱の働きによるもので、凝縮熱はちょうどその逆の現象でエアコンを暖房運転する際に利用されています。





フェーン現象の練習問題

IMG_2980.jpg
せっかくなので、本日は実際に何度ほど上がるのか計算問題を出題させていただきます。「図のA地点で25℃だった空気が、800mのB地点までは100mにつき1℃温度が下がりながら上昇し、800mのB地点からは雲が出来て100mにつき0.5℃しか温度が下がらない状態で2000mのC地点を越えて、乾燥した風となって100mにつき1℃ずつ温度が上昇しながら0mのD地点に達した際には気温は何℃になっているでしょう?」



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ブラックホールとウルトラマン

おとめ座の方向にあるM87銀河の中心に存在するブラックホールを日本も含む国際研究チームが初めて撮影することに成功したというワクワクするようなニュースが飛び込んできました!


ブラックホールは、巨大な星が死んだときにできる天体で、星が自分の重さを支えきれなくなって、たくさんのものが中心に向かって落ちていき、ギュウギュウにつまって重力がどんどん強くなり、最後には宇宙で最も速い「光」でさえにげ出せなくなったものです。光さえも逃げ出せない暗黒の天体であることから「ブラックホール」という名前になったそうです。ちなみに、今回のブラックホールは太陽の約65億倍というとんでもない質量で、ブラックホールそのものは暗黒ですが、外の物質がその凄まじい質量による重力で引っ張り込まれる場合には、とても高い温度まで温められるので、「ブラックホール」の周りはX線などでギラギラ光ります。今回の撮影でもその明るい部分がブラックホールの周りを囲むように光っている様子がわかります。


今回の発表で、個人的にワクワクしたポイントが二つあります。一つ目は、国際研究チームが協力して、世界各地にある複数の望遠鏡を同期させることで、まるで地球の大きさと同じくらいの大きさの一つの望遠鏡のように機能させたというところです。今回は人類の危機ではありませんが、映画「アルマゲドン」などと同じような国際的なプロジェクトというのがワクワクしました。ちなみに、今回の望遠鏡の解像度を人間の視力で例えると視力400万に相当するそうです。凄すぎて何だかわかりませんね。(笑)二つ目は、今回のブラックホールが約5500万光年(こうねん)、つまりは光の速さで5500万年かかる距離にあるということです。ということは、今回撮影された姿は、5500万年前の姿と言うことになります。最古の類人猿がようやく現れたほどの昔にはるか遠くの銀河を出た光を今見ているのだと思うと、我々の悩み事など小さなことに感じられます。


さて、今回のブラックホールがあるのはM87という銀河です。Mというのは、17世紀から18世紀に活躍したフランスの天文学者のメシエの頭文字です。彗星の観測を熱心に行っていたメシエが、彗星と紛らわしい天体に番号を付けて作ったメシエカタログに載っている天体をメシエ天体と言い、M1からM110まであります。例えばM1が「かに星雲」で、M31がアンドロメダ銀河と言った具合です。今回のM87の名前を聞いて、ウルトラマンの出身地として設定されているM78星雲を思い出した方もいらっしゃるかもしれません。実は、ウルトラマンの当初の設定では今回のM87に由来する「M87星雲」にする予定であったが、企画書でM78と誤植されたまま現在に至るそうで、誤植が無ければ今回のニュースもより多くの子どもたちの興味を引いていたかもしれなかったといったところでしょうか。本日もお読みいただきありがとうございました。


アインシュタイン

今回はブラックホールに関する問題です。今回のブラックホールの観測で改めて、正しさが証明されたかたちになった「一般相対性理論」を唱えた、上の写真の物理学者は誰でしょう?




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