叩いて冷える!瞬間冷却材の秘密【吸熱反応】

温度を下げる道具

暑い!暑すぎる!!

南国出身のハリネズミがよく言うね(笑)

ひんやりしたいじゃん!

まぁ確かにね、温度を下げる道具はたくさんあるけど、どんなものが思い浮かびますか?

エアコン!アイス!

そうですね!エアコンのスイッチを入れれば温度が下がるし、アイスを食べれば体が冷えますね!

その他にもスーパーなどに売っているこのような道具は簡単に温度を下げることができますね。

熱さまシート

コールドスプレー

瞬間冷却剤

どういう仕組みなの?

それぞれの仕組みを1つずつ説明しましょう!

熱さまシートは熱が出た時に貼るシートですね。有名なのはこの冷えピタです。

風邪ひいたら貼るよね!

冷えピタの仕組みはシートのジェルに含まれている水分の液体→気体の状態変化」が起きる時に周囲の熱を奪うことで冷やしています

状態変化なんだね!

そうです。手を洗った後にス―ス―するのとか打ち水と同じ原理です。ちなみにエアコンも状態変化を利用して部屋を冷やしています。

状態変化について詳しく学びたい人はコチラの学習を読んでね♪

コールドスプレーはスポーツで捻挫した時に冷やしたりする道具ですね。コールドスプレーも状態変化を利用して冷やしています

缶の中には圧力をかけて液体の状態にしたガスが入っていて、噴射すると液体状態のガスが気体に戻り、状態変化する時に奪われる熱によって冷やされます。

中にいれるガスは揮発(蒸発)しやすいものを利用しているので、急激に冷やすことができるんですね。

これも状態変化!

はい、でも状態変化以外にも温度を下げる方法があります!それがこれです!

ケガの時に使うやつだね!

そうです、これは瞬間冷却剤といって、アウトドアで遊びにいく時なんかに持って行ったりしますね。

瞬間冷却剤は状態変化ではなく、化学反応を利用して温度を下げる道具で、袋の中は小さい袋で区切られて袋をたたくと中の小袋が割れて化学反応がはじまります。

急激に温度が下がって楽しいし、結構安いので、買って試してみてください♪

created by Rinker
扶桑化学
¥649(2022/06/27 05:21:25時点 Amazon調べ-詳細)

カイロの逆だね

吸熱反応

さて、今回はこの瞬間冷却剤を試験管内で作って温度を下げてみようと思います!

そんなことできるの!?

はい、結構簡単にできます。

ヒヤロンの裏側に材料が書かれているので、これをみると「尿素」「硝安(硫酸アンモニウム)」「水」が入っていることがわかります。

たった3つなんだ

そうです!似た物質を使ってこの反応を再現してみましょう!

今回使う物質は水酸化バリウム」「塩化アンモニウム」「水」の3種類です。

これらを混ぜるだけで冷えるんです!

実際に実験したムービーを見てみましょう!

スグに温度下がったね!

ね、なんたって“瞬間”冷却剤だからね!

31℃を示していた温度計の温度がだんだん下がっていき、

最終的に18℃まで下がりました

たった10秒ほどでこんなに変化があるって面白いよね!

10秒は瞬間とは言えないけどね(笑)

この反応を化学反応式で表すとこうです。

水酸化バリウム + 塩化アンモニウム → 塩化バリウム + 水 + アンモニア
Ba(OH)₂ + 2NH₄Cl → BaCl₂ + 2H₂O + 2NH₃

アンモニアが発生するんだね

はい、ムービーだとにおいが伝わらないのが残念ですが、アンモニアの刺激臭がします。この試験管にフェノールフタレイン液をしみこませたろ紙を入れると赤色に変わることからもアルカリ性のアンモニアが発生したことを確認できます。

試験管を見ると気体が発生していることがわかりますね。

今回の実験のように化学反応によって周囲の熱を奪う反応を「吸熱反応」といいます。

出すのは発熱反応だったね

はい、そうですね。吸熱反応は化学反応の中でもかなり珍しい反応になります。

化学反応は原子の組み合わせが変わるんですが、原子たちは楽な(エネルギーが小さい)状態になりたがるんです。つまり、エネルギー(熱)を放出しようとします。ほとんどの場合楽な状態ってのはエネルギーが小さい状態だから発熱反応ばっかりってことです。
じゃあ何故、吸熱反応が起こるかというと、エネルギー(熱)の出入りの他に粒子が散らばる反応ほど進みやすいからなんです。大学で学ぶような難しい内容ですけどネ。

クエン酸で吸熱反応

吸熱反応は身近な物質で簡単に再現することもできます!

使うのは炭酸水素ナトリウム」「クエン酸」「水」です!

クエン酸はレモン汁とかの柑橘類に含まれている酸っぱい成分です!

酸っぱい!!

炭酸水素ナトリウムは以前の学習でカルメ焼きをつくる時に使ったベーキングパウダーの主成分ですね!

どっちも家にある!

そうなんです!簡単にできちゃう面白実験だから家でもやってみてくださいね♪

じゃあ実験の続きをムービーでみてみましょう!

これもしっかり冷えたね!

はい、最初の実験に比べるとゆっくりだけど、温度が下がっていますね。

ひんやりして楽しい♪

ぜひ家でもやってみてくださいね!

実験の材料

この2つを買って混ぜると簡単に冷えます!スーパーでも簡単に買えます♪

created by Rinker
健栄製薬
¥843(2022/06/27 13:56:14時点 Amazon調べ-詳細)

今回のまとめクイズ!

次のうち吸熱反応は?
叩いて冷える瞬間冷却剤
{{content}}
{{title}}
{{image}}
{{content}}

次の学習も一緒に頑張ろうね!

次の学習

お疲れ様!これで中2の化学は終わり!

最初から見直して理解を深めたい人は↓から学習しよう!

関連記事

中2中2化学化学
スポンサーリンク
プロフィール
ゆうしろ

私立中・高一貫校の現役理科教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
子供のころ勉強に使っていた学習サイトを自分でも作りたくでトライし始めました!
理科の授業を「何度でもふりかえる」ことが出来るように、知識+思考力がつくサイトにしていくのでよろしくお願いします!

ゆうしろをフォローする
スポンサーリンク
理科の授業をふりかえる

コメント

タイトルとURLをコピーしました