身のまわりの物質の問題
製氷皿に に近い水を 入れ、冷凍庫に入れてすべてこおらせた。水が氷に状態変化しても、質量は変わらないものとする。
水の密度を 、氷の密度を とすると、こおらせたあとの氷の体積は、はじめの水の体積より何 大きくなりましたか。
この問題で使うもの
- 状態変化と質量・体積(説明と入口の問題)
- 密度の計算(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(5 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
状態変化では質量が変わらないことを使います。まず、はじめの水の質量を求めましょう。
ヒント 2
質量 = 密度 × 体積、体積 = 質量 ÷ 密度 です。
ヒント 3
水の質量は です。この質量の氷の体積を、氷の密度 を使って求め、はじめの体積との差をとりましょう。
答えと解説
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解説を読む
状態変化では、物質をつくる粒子の数は変わらず、粒子どうしの間隔(並び方)が変わるだけなので、質量は変わらない。一方、体積は変わる。
はじめの水の質量は
である。水が氷になっても質量は のままなので、氷の体積は
となる。
したがって、体積の増加は
である。水は、ほかの多くの物質とちがい、固体(氷)になると体積が大きくなる。
別解
水の質量は 密度 × 体積 より 。氷になっても質量は変わらないので、氷の質量も 。
氷の体積は 質量 ÷ 密度 より 。
増えた体積は 。
検算: 氷 の質量は で、水の質量と一致する。