温めたはちみつが流れやすいのは、軽くなるから？｜粘りと密度を分ける

同じはちみつでも、冷たいときと少し温かいときでは、容器から流れ出る様子が違います。流れやすくなったことを「重さが減ったから」と説明してよいでしょうか。ここで注目するのは、主に流れに対する抵抗、つまり粘りの性質です。

密度は、同じ体積当たりの重さを比べる量です。一方、粘度は流れるときの変形への抵抗を表す量です。二つは同じ意味ではありません。重そうな液体なら必ずゆっくり流れる、と物の浮き沈みの知識だけで決めることはできません。

温度と粘りを比べるには、同じ試料を使う

はちみつの粘りは温度だけでなく、水分量や結晶などにも影響されます。温度の効果を調べたいのに、別の種類のはちみつを用意すると、成分の違いが加わります。まず同じ容器から分けた試料を使い、温度以外をできるだけそろえます。

温めると一般に流れやすくなりますが、何度で何倍になるかは試料や測定条件によります。温度を二倍にしたから粘りが半分になる、といった単純な比例は、この説明だけからは出てきません。測定した表の範囲で比べる姿勢が大切です。

温度比較の説明用記録。実物のはちみつの粘度値を示すものではありません。

図は、同じ量の試料を同じ傾きの板で流した比較模型です。一定距離を進むまでの時間を比べています。温かい試料の矢印が長くても、試料の重さが増えた図ではありません。

例題1　進む時間の違いを読む

説明用の比較で、同じ量のはちみつが板の上を12cm進むのに、試料Aでは60秒、試料Bでは20秒かかりました。区間全体の平均の速さはそれぞれ毎秒何cmですか。BはAの何倍ですか。

答え・解説： Aは12÷60＝0.2cm毎秒、Bは12÷20＝0.6cm毎秒です。Bの平均の速さはAの3倍です。ただし、粘度が正確に三分の一になったとまでは、この記録だけで断定できません。流れの厚さや表面との接し方なども測定に関わるためです。

ここで求めたのは、区間の距離を所要時間で割った平均です。出発直後と終わりで流れる速さが変わっていても、この平均は計算できます。観察した全時間で一定の速さだったと付け足さないようにします。

例題2　質量の変化を別に確かめる

ふたをした同じ容器に入れた試料を、温める前後で量りました。容器込みでどちらも150.0gでした。一方、流れる時間は短くなりました。「流れやすくなったので、重さも減った」という説明は、この測定と合っていますか。

答え・解説： 合っていません。この測定の精度では質量の減少は確認されていません。流れ方の変化と、質量の変化を別々に扱います。ただし、150.0gという表示が同じだから、測定器で区別できないほど小さな変化まで絶対にないと証明したことにはなりません。

温める前の試料だけを量り、温めた後は容器のまま量った場合には、この比較は成立しません。同じものを囲んで量っているか、容器やふたを含むかもそろえてください。

板の上で比べるときに、変えてはいけないもの

板の傾きが大きくなると、流れ方は変わります。片方だけ板を立ててしまえば、温度による違いなのか傾きによる違いなのか分かりません。板の材質、表面の汚れ、流し始める場所、試料の量も比較条件です。

試料が長い筋になって流れるとき、「先端が線を越えた時刻」と「全部が線を越えた時刻」は違います。時間を測る基準を最初に決めておきましょう。毎回都合のよい方を選ぶと、数字を並べても意味のある比較になりません。

温度が戻るときの観察も役立つ

温かい試料を冷たい板へ置くと、観察中にも温度が変わります。容器内で測った温度が、流れている間ずっと維持されるとは限りません。短い時間で比較する、板の条件をそろえるなど、測定したい温度に近づける工夫を考えます。

はちみつに結晶が見える場合は、その有無も記録します。透明に見える試料と、結晶の多い試料では、温度だけを変えた比較にならない可能性があります。見た目の違いを「誤差」として消さず、条件の違いとして残してください。

この観察に高温の加熱は必要ありません。大人と一緒に穏やかな温度で扱い、熱い容器やこぼれた試料に注意します。実験のために使った試料を食べる必要もありません。身近な食品でも、量、温度、測る基準を丁寧にそろえると、密度と粘りの違いを確かめる理科の題材になります。

同じ温度を何回か測ってみる

一回だけの所要時間では、出し始めの量や測定開始のずれが入り込むことがあります。同じ条件を繰り返して、値の散らばりも記録すると、温度を変えた差がどれほどはっきりしているか考えられます。最短の一回だけを代表として選ぶと、流れやすさを強く見せてしまいます。平均を使う場合にも、三回の値を残しておけば、平均の裏にある違いを読み返せます。