温度によるかさの変化 空気＞水＞金属

質問

この場を借りていくつかお聞きしたいです。

１．温度によるかさの変化の大きさが（空気＞水＞金属）なのはどうして？
この違いは何を基準にして決めたの？どうやって測るの？どうしたら確かめられるの？
２．空気、水、金属はなぜ温めるとかさが大きくなって、冷やすと小さくなるの？
３．水は温められるとかさが大きくなって、冷やされると小さくなるといううが、氷は水よりもかさが大きくなる。それはなぜ？

という質問を私自身が受けたのですが、回答が分からず気になっています。
2の質問などは、どのように分子の問題だとは理解していても、うまく説明できません。。。皆さんの回答をお聞かせください。

回答No.1

sizu-sizu · ベストアンサー

どもご質問から察するに，小学生相手の返答ですよね…どこまで正確性を保持したままやさしく説明するか…

１.「基準」というのが何を指しているのか？一定の温度差を基準にその膨張率？。正確な測り方は調べると出てくると思いますが，簡易に見せることも一つかもしれません。
金属球と，それがぎりぎり通る穴を用意して，金属球を温めると通らなくなる。水の場合は…容器に熱いお湯をすり切りいっぱい入れて，ラップやゴム膜で密閉し，冷やしてどれだけへこむとかか…。空気はポリ袋に入れた空気を温めたり冷やしたりする。
この３者の順番を決めるには，同じ体積のものを用意して，同じだけの温度変化でどれだけの増減があったかを比べることになるでしょうね。

２.「ものは，みんな小さい粒からできていて，元気に動いているんだよ。温めると，元気が増して，いっそう揺れ動くから，見た目に膨らんで見えるんだよ。」でしょうか。
例示は電動歯ブラシを停止，LOW,HI切り替えて，つまむように軽く触れたとき，停止やLOW(では無理かな？)したときに触れた指の幅(あるいは見た目)より，HIのときに軽く触るほうが見た目に膨らんでいるなどするとよいのかとも思います。気体のときは電動歯ブラシ全体が飛び回っている印象ですね…

３.「水の粒は実は手を持っていて，その手が出ている方向がちょっと曲がっている(くの字)から，寒くなって氷になったときに手をつないでも，隙間ができてしまうんだよ。」でしょうか…
例を見せるなら，ハンガーと大き目の箱を用意して，氷の時には「？」の形をしたところと，肩の先のところがつながるようにして，入るだけ箱に入れる。水のようにばらばらであれば，つながずに動き回る(ぶつ
かってもいい)ので，氷のときよりたくさんのハンガーを箱に入れられるという感じのことを見せるか…

ん～～～難しいですね！考えながら，余計分かりにくくしていないか不安がぬぐえないです。言葉だけでは難しいです。例示も適切なものが用意できるか…ともあれ，このように考えております。

お礼

ご回答ありがとうございます。
電動はブラシの案はなかなか斬新でした。
一見素朴な、簡単な質問ではあるのですが、考え出すとなかなか難しくて、
どこまで説明すれば良いのか分からないのが事実です。。。
回答のほう、参考にさせていただきます。