「風がある方が、水は早く蒸発するか」を調べたいとします。 片方は広い皿で扇風機の前、もう片方は細いコップで風のない場所。この二つを比べれば、風の影響が分かるでしょうか。 そのままでは、風だけの影響とは言い切れません。水面の広さまで違うからです。
| 組 | 容器 | 風 |
|---|---|---|
| A | 広い皿 | あり |
| B | 同じ広い皿 | なし |
| C | 細いコップ | なし |
| 比べる組 | 調べる違い |
|---|---|
| AとB | 風の有無 |
| BとC | 水面の広さ |
| AとC | 2条件が違うため切り分け不可 |
水量・初めの水温・周囲の条件・観察時間をそろえる。比較実験を考える例で、実測結果ではありません。
調べたい違いは、一つにする
風の有無を調べるなら、同じ形の容器に同量の水を入れ、初めの水温や周囲の条件、置く時間をそろえます。 そのうえで、片方だけに風を当てます。こぼれたり飛び散ったりした水を、蒸発した量に混ぜないことも必要です。 条件をそろえるのは、きれいな実験に見せるためではありません。結果の違いを、調べたい条件と結び付けるためです。
結果を見る前に、組み合わせを選ぶ
A：広い皿、風あり。 B：広い皿、風なし。 C：細いコップ、風なし。 ほかの条件が同じなら、風の影響を見る組はAとBです。BとCなら、水面の広さの影響を考える組になります。 AとCは二つの条件が違うので、結果に差があっても、どちらの影響かを切り分けられません。
最後に、一問だけ
風のある方だけを長い時間置いて、大きく水が減りました。「風のために減った」と言い切れますか。 言い切れません。置いた時間も違うからです。 表を読んだら、結果の数字より先に、違っている条件を数えてみてください。
編集補足：実験の組み合わせは記事用に作った例です。蒸発量の測定結果を掲載したものではありません。
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減った重さから、何を確かめるか
同じ水を入れた容器を実験の前後に量れば、減った水の量を重さで比べられます。ただし、その差を蒸発量として考えるには、水がこぼれたり、風で飛び散ったりしていないことが必要です。はかりの表示が減る原因は一つとは限りません。実験の結果を読むときは、「重さが減った」と「その全部が蒸発した」を別の文にして考えてください。
例えば、一方の皿だけから水が机へこぼれていたら、皿の中の水は減ります。しかし、その分を蒸発量へ加えると、比べたい風の影響とは違うものを数えることになります。条件をそろえるのは実験開始時だけではありません。途中で起きたことも記録して、比較が成立していたかを確かめます。
例題1：どの二つを比べればよい？
Aは同じ形の皿に水50gを入れ、風を当てて30分置きました。Bは同じ形の皿に水50gを入れ、風を当てず30分置きました。Cは同じ形の皿に水50gを入れ、風を当てず60分置きました。初めの水温などほかの条件は同じです。風の有無の影響を調べる組を選んでください。
解答：AとBです。 置いた時間が同じで、風の有無だけが違います。AとCでは、風と時間の二つが変わります。BとCを比べれば時間の違いを考えられますが、風の違いは調べられません。結果の数字が大きく違う二つを選ぶのではなく、先に条件の組を選びます。
例題2：大きく減ったから、風の効果？
AとBを同じ時間置いたところ、Aは5g、Bは2g減りました。しかしAでは、途中で1gの水が外へ飛び散ったことが分かっています。ほかの出入りはないものとすると、Aで蒸発によって減った水は何gですか。また、一回の結果だけで「風を当てるといつでも同じ量だけ増える」と言えますか。
解答：Aの蒸発による減少は4gです。いつでも同じ量だけ増えるとは言えません。 5gの減少から、飛び散った1gを引きます。この条件ではAの蒸発量はBより2g多いですが、その差を別の時間や温度の実験へそのまま当てはめることはできません。
ここに示した数字は考え方を確認するための例で、実測値ではありません。現実には風の強さ、水温、周囲の湿度などによって減り方が変わります。実験で予想と違う結果が出たら、すぐに知識が間違いだったとするより、比較した条件や測定のばらつきを確かめます。同じ条件で繰り返して調べる意味もそこにあります。
また、同じ30分で減った量から、次の30分も全く同じ量が減ると決めないでください。蒸発に伴って水の温度などが変わる場合があります。グラフや表でその後の結果が示されているなら、まず実際の値を読みます。習った傾向を使うことと、与えられていない数字を作ることを分ける姿勢が、実験考察の基本になります。