「びんの中のろうそくが消えたのは、酸素がなくなったから」
そう答えたくなるところです。ただ、「なくなった」という言葉を、一度確かめましょう。
酸素が減ったのでしょうか。それとも、一つも残らなくなったのでしょうか。
この二つは違います。ろうそくの火は、酸素が残っていても消えます。
火が消えたことと、酸素の量は分けて考える
実験で見えたのは「火が消えた」という変化です。
そこから、すぐに「酸素がゼロになった」と決めることはできません。酸素がどのくらい残ったかを知るには、気体検知管などで調べた結果が必要です。
問題に測定値が載っていたら、まず燃やす前と燃やした後を比べてください。
後の値が前より小さければ、酸素の割合は減っています。しかし、値がゼロでなければ、酸素は残っています。
「減った」と「なくなった」を、同じ意味で使わないことが大切です。
酸素があれば、必ず燃え続けるわけではない
ものが燃え続けるには、燃えるものと酸素があるだけでなく、燃焼を続けられる温度も必要です。
びんの中では、燃焼によって酸素が減り、二酸化炭素や水蒸気が生じます。燃焼で出る熱と、周囲へ移る熱の関係も変わります。
その結果、燃え続ける条件を保てなくなれば、酸素を全部使い切る前に火は消えます。
中学受験の学習では、まず「酸素が残っていること」と「その状態で燃え続けられること」は別だと押さえましょう。
答えを直すなら、どこを変える？
「酸素が全部なくなったので、火が消えた」
この説明なら、「全部なくなった」の部分を見直します。
びんの中で燃やす実験の基本的な説明としては、
酸素が減り、ろうそくが燃え続けられる状態ではなくなったから。
と考えられます。問題に測定結果や条件が示されているときは、それに合わせて説明を具体的にしましょう。
また、火が消える酸素の割合を、どんな実験でも同じ数字だと覚える必要はありません。条件が違う問題に、覚えた数字をそのまま当てはめないようにしてください。
最後に、一つ確かめよう
「火が消えたあとにも酸素が残っていた。この結果は間違いだ」
この説明は正しいでしょうか。
正しくありません。酸素が残っていても、燃焼を続けられる条件がそろわなければ火は消えるからです。
実験を考えるときは、見えた変化と、そこから言えることを分けます。
火が消えた。それは観察した事実です。
酸素が何％残っているか。それは、測定結果から確かめることです。
知っている言葉で答えを急がず、実験でどこまで確かめられたのかを読むようにしましょう。
編集補足：観察と気体の測定を、別々の欄で読む
ここからは燃焼後の記録を読む自作例題です。火を消す実験を家庭で再現するための手順ではなく、観察と測定値から言えることを考えます。記載した割合は説明用の仮の資料で、ろうそくが消える普遍的な境目ではありません。
「火が消えた」は見た目の記録、「酸素が何％ある」は成分を測った記録です。前者だけを根拠に後者の数字を決めないようにします。火が見えなくなった瞬間にも、びんには混合気体が残っています。気体そのものがなくなって真空になったわけではありません。
例題1：21％から17％になった記録
ある資料で、燃焼前の酸素の体積割合は21％、火が消えた後は17％と示されました。「酸素が全部使われた」「酸素の割合が下がった」「酸素はまだ含まれる」のうち、測定から言えるものを選んでください。
割合が下がったことと、まだ酸素が含まれることです。 17は21より小さく、0より大きい値です。「減少した」という比較を「消失した」へ言い換えないようにします。差は4パーセントポイントです。
この差だけで、使われた酸素が4mLだったとは言えません。％は割合であり、びんの気体の体積が示されていないからです。また、燃焼前後の気体の全体量や測定条件も確かめる必要があります。数字を引けたことと、特定の体積が求まったことは別です。
この17％を、別のろうそくや別の装置で火が消える値として使わないでください。ここでは与えられた一組の記録を読み取っています。燃料や温度などの条件が違う場面へ、同じ数字を勝手に持ち込まないことが大切です。
例題2：びんの大きさも、ろうそくの本数も違う
Aは小さいびんにろうそく1本、Bは大きいびんにろうそく2本を入れた観察資料です。Bの方が早く消えました。この記録だけから「びんが大きいほど早く消える」と結論づけてよいですか。
結論づけられません。びんの大きさだけでなく、ろうそくの本数も違います。 二つの条件を同時に変えると、時間の差を一方だけの効果にできません。びんの大きさの影響を比べたいなら、ろうそくの本数・種類・初めの状態などをそろえる必要があります。
この問題は、燃焼時間の長短を暗記する問いではありません。比較の根拠がそろっているかを確かめる問いです。Bが早く消えたという観察自体を否定せず、その観察から広げてよい結論の範囲を狭めます。
炎を支える条件を一つだけで説明しない
燃える物があっても、酸素や温度の条件が整わなければ燃焼は続きません。反対に、酸素が残っていることだけで、消えたろうそくがその場で必ず燃え続けられる状態だったとも言えません。複数の条件が必要な現象では、一つの条件の有無だけで全体を判断しないようにします。
選択肢の「必ず」「すべて」「全く」は、特に読み直してください。「酸素が減る」と「酸素が全くなくなる」では、必要な証拠が違います。説明を短くするために大事な限定まで削ってしまうと、元の記録より強い断定になります。
測定していない成分を、残りすべてに当てはめない
酸素の割合が17％と分かっても、残り83％がすべて二酸化炭素という意味ではありません。初めの空気にあった窒素なども考えなければなりません。酸素だけを測った表から、ほかの成分の内訳まで自動的に決めることはできません。
一つの測定器で分かる範囲を確認し、資料にない欄は不明のまま残します。見えた変化、測った値、条件から考えられる理由を順に並べれば、実験の名前だけで決めた答えより、根拠のある説明になります。