ビーカーの水に棒温度計を入れました。
目盛りが見にくかったので、温度計を水から取り出し、顔の前に持ってきて読みました。
これで、その水の温度を正しく測れたと言えるでしょうか。
水温を測るときは、水に入れたまま読みます。取り出すと、温度計が周囲の空気などの影響を受けて、示す値が変わっていくからです。
液だめは、どこにある？
ここでは、学校の実験で使う液体の入った棒温度計を考えます。
先端のふくらんだ部分を「液だめ」といいます。水温を測るなら、液だめを水の中に入れます。浸す深さは、使う温度計の説明に従ってください。
図の中に温度計があっても、液だめが水面より上に出ていたら、水温を測る位置になっていません。
道具の名前だけでなく、どの部分が、何に触れているかを見てください。
底に付ければ、よく測れる？
加熱中のビーカーで、液だめを底に押し付けてしまうと、熱い容器の底の影響を受けます。
測りたいのは、水の温度です。容器の温度を強く反映した値になってしまっては困ります。
液だめを水の中に置き、底や壁に触れさせないようにします。温度計でかき混ぜることも、ガラスを破損させるおそれがあるのでやめましょう。参考：教育出版「温度計の使い方」
「深く入れる」と「底に付ける」は、同じ操作ではありません。
目盛りは、水に入れたまま読む
温度計を入れた直後は、示す値が動いていることがあります。
一定の水温を測る場面では、示す値が落ち着くのを待ち、水に入れたまま読みます。加熱中の温度変化を記録する実験なら、決められた時刻ごとに記録します。
読みやすくするために取り出すと、測定の条件まで変えてしまいます。
また、お湯から涼しい空気へ取り出した場合と、冷たい水から暖かい空気へ取り出した場合では、変化の向きも違います。「取り出すと必ず低くなる」とは覚えないでください。
目を合わせるのは、液の先端の高さ
目盛りを読むときは、温度計の中の液の先端と、目の高さを合わせます。
上や下から斜めに見ると、液の先端と目盛りの位置を読み違えやすくなります。
一目盛りが何℃かも、先に確かめましょう。数字が10℃刻みで書かれていても、一目盛りが10℃とは限りません。
温度計を取り出して目に近づけるのではなく、安全に読める位置に目を合わせます。加熱器具に顔を近づけず、先生の指示に従ってください。
最後に、一問だけ
20℃の部屋で、冷たい水の温度を測っていました。棒温度計を水から取り出し、しばらく待ってから目盛りを読みました。
その値を、そのまま水の温度としてよいでしょうか。
いけません。温度計は取り出した後、部屋の空気などの影響を受けています。
温度を読む前に、「今、何の温度を測っているのか」を確かめる。数字を正しく読むことと、正しい条件で測ることは、両方必要です。
水の量を2倍にしたら、温度も2倍上がる？｜同じ熱を何gで受け取るか
編集補足：数字の読み取りと、水温としての採用を分ける
以下は、棒温度計による測定を見直すための編集補足と自作例題です。器具ごとに指定されている浸し方や測定できる温度範囲を守ることを前提にします。ここでは一般的な目盛りの読み方と、記録が何を表すかを考えます。
目盛りを正しく読めたことと、目的の水の温度を測れたことは別です。たとえば24℃という目盛りを間違えずに読んでも、液だめが水から出ていれば、その数字を水温として採用できるとは限りません。答案では「目の位置が正しいから正確」と一つの条件だけで決めず、液だめ、接触、時間、視線の順に見ます。
一方、温度計を水に入れた直後の値が動いていることだけで、器具が壊れたとも言えません。温度計自体が水の温度に近づくまでには時間がかかります。一定の水温を測るなら表示が落ち着いたかを確認し、加熱の経過を調べるなら決めた時刻に読む。この二つは目的が違います。「いつでも止まるまで待つ」という一つの手順にしてしまわないことが大切です。
例題1：数字と数字の間は、何区間ある？
ある棒温度計では、20℃と30℃の目盛りの間が、同じ幅の10区間に分かれています。液柱の先端は20℃より上に4区間進んだ目盛りと一致しています。目を先端の高さに合わせて読んだとき、何℃ですか。
答えは24℃です。 30−20＝10℃を10区間で分けるので、一区間は1℃です。20℃から4区間上がると、20＋1×4＝24℃になります。「30と20の間だから、真ん中の25くらい」と位置だけで見積もるのではなく、一区間の値を決めてから数えます。
区間を数える際には、端の線を一つ目の区間として数えないようにします。20℃の線から次の線までが最初の一区間です。端を含む目盛り線が11本あっても、その間は10区間です。温度計に限らず、長さや時間を目盛りから読むときにも、線の本数とすき間の数は分けます。
この例題では先端が目盛り線と一致すると条件を付けました。線と線の間にあれば、どの程度まで目測するかは器具と実験の指示に従います。根拠なく細かい小数まで付けても、測定が精密になったことにはなりません。
例題2：取り出した後に下がった値を使ってよい？
室温22℃の教室で、よく混ぜた水を測っています。温度計は水の中で38℃を示し、しばらく同じ値でした。液だめは底や壁に触れていません。その後、水から取り出して待つと30℃を示しました。この観察から、水温が38℃から30℃へ下がったと記録してよいでしょうか。
そのようには記録できません。 38℃は水の中で条件をそろえて読んだ値ですが、30℃は取り出した温度計が示した値です。測定対象が同じではありません。空気などとの熱のやり取りで温度計の値が変わった可能性があり、後の水温を直接測った記録にはなっていません。
水がその間に全く冷めなかったとまで断定する必要もありません。問題なのは、後の水を測っていないことです。変化を調べたいなら、水の中で適切な位置を保ち、決めた時刻に読み取った記録を比べます。「水の温度は変わらない」と言い切る答えと、「この観察では水温の変化は分からない」という答えは違います。
記録表には、温度だけでなく時刻と条件を残す
温度が32℃、35℃、38℃と並んでいても、何秒おきの記録か分からなければ、温まる速さを比べられません。加熱を始めた時刻を0と決め、経過時間と温度を対にして記録します。途中で火を弱めた、温度計の位置がずれた、といった出来事があれば、それも数字とは別の欄に残します。
読み取りを失敗した値を、予想される値に書き換えるのは避けます。測れなかった理由を残しておけば、どこまでの記録を比較できるか判断できます。きれいな直線を作ることより、実際に何を測れたのかが分かる表にすることを優先してください。
水の加熱や混合の計算では、全体が同じ温度になった状態を扱うことがあります。しかし測定する場所によって温度が異なっていれば、一点の読みだけで全体を表せるとは限りません。必要なかき混ぜ方は実験の指示に従い、温度計そのものをかき混ぜ棒の代わりに使わないようにします。