【ペットボトルと水だけでOK】水が一瞬で氷に変わる！クリスマス気分を盛り上げる不思議なおうち実験

2児の子育て中で薬学部大学院卒のママ、みぃさんに幼児でも楽しめるおうち実験を紹介しもらう人気連載。

今回もおやこでビックリ！クリスマスムードたっぷりの不思議な実験あそびに挑戦しましょう。

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もうすぐ12月。
クリスマスツリーを飾ったり、サンタさんへのプレゼントをお願いしたり、おうちの中がどんどんクリスマスモードになっているのではないでしょうか。

今回挑戦するのは、科学の力を使った一風変わったクリスマスツリーです。

ペットボトルに水を入れて冷凍室へ

水で作るツリーなので特別な材料は必要ありません。水を4時間ほど凍らせる必要があるので、あらかじめ準備しておきましょう。

用意するもの

• 空のペットボトル…1本
• 水（できればミネラルウォーターや浄水※）…ペットボトル1本分
• タオル（ペットボトルをくるむために使う）…1枚
• 氷（製氷器で作ったもの）…適量
• トレイなど受け皿になるもの
• 緑の絵の具か食紅
• スポイト

※水道水でも実験できますが、不純物が多いため、精製水や浄水、市販のミネラルウォーターを使用すると成功しやすくなるのでおすすめです。

実験の下準備

ペットボトルに水を入れ、タオルにくるんで冷凍室で4時間くらい冷やしておきます。

実験の手順

１．受け皿に氷を置きます。
ツリーの土台になるので、固めて置きましょう。

２．冷凍室からペットボトルをそっと取り出し、氷の上に水を注ぎます。



あ、水が凍りました…！
ペットボトルの水は凍っていなかったのに、なんと氷に当たった瞬間に凍っていきます。

ポイントは冷凍室からペットボトルをそっと取り出すこと。注ぐ前に衝撃を与えるとペットボトル内で凍ってしまうため、注意してください。

写真は凍る様子がわかりやすいように1個の氷に少量の水をかけていますが、水の量が多ければ、氷が高く積みあがります。ツリーのような山形にしていきましょう。

３．緑色に色付けしたらツリーの完成！



山になった氷に絵の具や食紅で緑の色水を作り、スポイトなどで色を付けていきます。

凍った氷がグリーンになると、一気にクリスマスっぽく☆
まわりにできた氷も集めて、三角に成形して再度冷凍室に入れると、きれいなツリーにすることができます。

また、色水も冷凍して冷やしておくと、氷が解けずに作業ができます。

ペットボトルの水を注ぐと一瞬で凍るのはどうして？

今回の実験のようなことがどうして起こるかというと…『過冷却（かれいきゃく）』という現象が関係しています。

通常、水は0℃で氷へ状態変化します。水の状態では水分子が自由に動き回っていますが、氷の状態では綺麗に整列しています。



でも、水をゆっくり冷やしていくと、0℃を下回っても分子が整列せず、液体のままでいられます。


その液体の状態に衝撃が加わると、一気に水分子が整列して、氷に変化するのです。



今回はペットボトルをタオルでくるんでゆっくり冷やすことで、0℃～－6℃の間の「過冷却」状態を作りました。



この水を氷の上に注いで衝撃を与えることで一気に氷に変化した、というわけです。

子ども解説

水は0℃より冷たくなると「氷」に変化するんだよ。
水の状態だと、水の粒が自由に動けるんだけど、氷になると、きちんと並んで動かなくなるの。

でも、水をゆっくり冷やしていくと、0℃を過ぎても氷にならず、お水のままでいられるんだ。その水に、衝撃を与えると、水がびっくりして、『あ！並ばないと！』となって、一瞬で氷に変化するんだよ。

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不思議なお水を使って、一瞬で氷をつくるおもしろい実験をご紹介しました。



水が凍る現象を観察するだけでも、子どもたちは興味津々で楽しめますが、氷に高さを出してクリスマスツリーを作るという目的にすれば、
『どうしたらもっと高いツリーが作れるだろう？』
『もっと太いツリーをつくるにはどうすればいいだろう？』
など、いろいろな工夫ができそうです。

ご家族で試行錯誤しながら、氷のツリー作りを楽しんでいただけるとうれしいです。