2021 Fiscal Year Research-status Report
An application to teaching materials of heating and melting experiments using microwave oven
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17K01062
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| Research Institution | Oita National College of Technology |
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Principal Investigator |
二宮 純子 大分工業高等専門学校, 一般科理系, 准教授 (60632726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 崇寿 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (30508867)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光の干渉 / 教材 / 酸化皮膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子レンジを用いた金属の加熱融解実験では、マイクロ波照射による急激な昇温と電子レンジのドアの開閉時の放熱から、電子レンジのフラットテーブル・レンジ皿・るつぼが破損したため、実験上の安全管理を配慮する必要があった。熱衝撃を緩和する装置の素材には耐火コンクリートを使用し、円筒形(直径80 mm)で台座(高さ 5 mm)の熱緩衝装置を作製した。作製した製熱衝撃緩衝装置に熱吸収体の酸化銅（Ⅱ）を入れ、その上にムライトるつぼを設置することで、安価で安全に実験できることを確認した。また、本研究で考案した加熱装置では、一般家電電子レンジ（600W）を用いてサンプル試料を1000℃以上に加熱することが可能であった。Sn-Zn合金による酸化皮膜形成の呈色反応は、繰り返し使用が可能である。しかし、酸化皮膜の酸化亜鉛が除去されることでSn-Zｎのモル比が変動するため合金の融点が変化し、電子レンジの加熱時間に影響を与えた。電子レンジ加熱時間と酸化皮膜形成による呈色とそのスペクトラム分布を示すシミュレータには、繰り返し使用したSn-Zn合金の使用は不適であった。
電子レンジを用いたSn-Zn合金の融解加熱実験では、干渉色の経時的色調変化の観察が可能であり、鮮やかな色彩が学習者の興味関心をひくものであった。電子レンジを用いた金属融解実験で使用する器具を明確にすることで、理科の専門外である小学校教員にも安心して取り扱える実験教材として展開が可能であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ禍で小中学校での公開講座による実験は実施できなかった。しかし、高等専門学校の科学部員を対象に実験演習を実施し、教材の実用化に向けて検討・改善を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
金属の酸化皮膜の膜厚と干渉色のスペクトルシミュレータ作製には、電子顕微鏡を用いて分析してきたが、四端子法による抵抗値の測定によりより簡易簡便に酸化皮膜の膜厚と干渉色の相関関係について調査している。また、電子レンジを用いた金属融解実験の応用として金属以外の結晶（塩化ナトリウムなど）の融解実験へ展開する予定である。
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| Causes of Carryover |
参加を予定した学会や公開講座などの中止により当該助成金が生じた。
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Research Products
(1 results)
