スターリングエンジンで溶かす酸化炭素を二子

女子

里田

光塩学院初等科5年
植地眞英優
朝 百合

私達が住んでいるこの地球上に現在、酸化炭素が増え続けている問題があるので、このコンクールを通して、それをいかにして無くすか考えることが重要だと思ったからです。
私達は、今ある酸化炭素を出さないのではなく、酸化炭素を消すことに注しました。調べたら、藻や植物は吸い込むやりしたが、私たちは海でで酸化炭素を溶け込ませるテーマにしました。

⭐私たちのテーマと標

13 気候変動に具体的な対策を気候変動およびその影響を削減するための

目

二目

二二方

二緊急対策を講じる。

炭酸イオンが増加したりするとpHは塩基性に傾きます。
また、傾いたpHを元に戻そうとする動きもられます。

酸化炭素は、 に溶けると炭酸になり、この炭酸が素イオンと炭酸 素イオンに解離します。このように、酸化炭素が に溶けると、素イオンが じるためpHが下がる、つまり酸性に傾きます。

私達が 活の中で、 油や 炭といった化 燃料を燃やして発電したり、油から作られたプラスチック製品をたくさん使うようになったことで、気中に 酸化炭素が増えてきました。この温室効果ガスには太陽からの熱を閉じ込めて保温する働きがあるため、増えすぎると地球がまるで温室の中のように暑くなってしまいます。 酸化炭素は、200年前に べて約35%も増えています。

温暖化が要因のつとなって、絶滅の危機に瀕している野 動物は、ホッキョクグマをはじめとして1750種類以上にのぼります。
また温暖化で海が膨らむことによって、海生水

水水

過去100年間で平均17㎝も海 が水

比面
二二水

見面水

上昇しています。

生石

石

石

生二一石

二二とpHは酸性に傾き、反対に、 酸化炭素が減少したり重大二酸化炭素が増加したり重炭酸イオンが減少したりするが上昇します。

海は膨な量の酸化炭素が酸化炭素を吸収しています。これはに溶けやすい性質を持っているためです。ペットボトルに8℃の をら酸化炭素をがへこんで、れ、酸化炭素のかれた後に、よく振ると、ペットボトル酸化炭素が吸収されたことがわかります。次に、45℃のお湯で同じように実験すると、ペットボトルはあまりへこみません。
いほど、
海酸化炭素は、に溶けにくくなります。温暖化によって、温度が上昇すると、海が吸収している

二二水
大二水

缶

二入

水入

二二二水

高水

大

気中に出てくることが分かります。

水

温が酸化炭素が①サンゴ礁には、るという、酸化炭素を吸収して酸素を供給すきな働きがあります。ところがそのサン

ゴ礁は、急激に減少しています。サンゴは、動物です。サンゴの体の中には、褐

藻（かっちゅうそう）という植物プランクトンがたくさん住んでいます。植物プランクトンは、光合成をい、海中のを吸収し、酸素を供給します。サンゴは、褐酸化炭素合成によって得た栄養のンゴのば、は、褐藻の部を受け取っています。サなので、褐くなってしまいます。海て、褐藻が光藻がいなくなれが温かくなりすぎ藻が出ていってしまったままだと、サンゴは虫

色虫

水

国内のサンゴの減少は60パーセントにもなるそうで
色虫
二二行虫一す。

大白虫

死んでしまいます。環境省のホームページによると、

②海藻も光合成をうので酸化炭素を吸収して、酸素を放出します。産卵や育ての場でもあり、海をきれいにする働きも持っています。海藻類や、植物プランクトンが何と地球の酸素の3分の2を作っています。

海に溶け込む酸化炭素の量が増えると、海の酸性化という問題もおきます。カニやエビなどの甲殻類、、サンゴなどはカルシウムの形成に障害を起

二行二水子

貝

水こしてしまうことです。

亜熱帯モード
海に溶け込ますテーマですが、溶け込ませるといっても、そのことで問題が起きています。それは、私たちが考えたこと、「海に溶かす」ということが 然界では起きているからです。でも、海の浅いところに溶けてしまっています。そうすると、ページでもあるように、サンゴが消えたり、モード が消えたりしてしまいます。

亜熱帯モード とは地球温暖化の原因の 酸化炭素を 量に吸収している海ののことです。海洋の 温は、海 から深さ約1kmまで、深さとともに きく低下します。ところが、亜熱帯モード は、地 から垂直に数百メートルにわたって 温がほとんど変わらない層のことです。世界5ヶ所で確認されています。

水

水

水

二水面

水

大二水

水

水

水

日見自水

水

大

最近の9/14にインターネッ
トにでた亜熱帯モード についてのっている記事を るとここ数年亜熱帯モード がす
ごく少ない状態が続いていて、それは海温を上げる１つの要因になっているので、それは台 を強める 向にむいている。亜熱帯モードも減っているそうです。
水

方水面面

風西水

北太平洋熱帯モード
その中でも、 本近海のものは、トップクラスのもので、北太平洋亜熱帯モード と呼ばれ、1年に8億トンもの酸化炭素を吸収しています。これはアマゾンが1年に吸収する量の3分の2の量に相当します。この亜熱帯モードは、時計回りに亜熱帯循環に沿って海洋内部を循環し、亜熱帯循環の北 部に広がります。

どのようにして作られるのか
北太平洋亜熱帯モード は、冬季に 潮続流の南で作られます。冬季には、ユーラシア 陸から冷たい季節 が吹き、海 付近が冷えて重くなると、それが下層の海 とよく混ざり、表層には、温と塩が鉛直に 様な層が熱く発達します。春になると海 に近い部分は 温が上がるため、この厚い混合層の上層部は変質してしまいますが、下層部は春以降も、特性が きく変わることなく海洋内部に残されます。こうしてできた海洋内部の鉛直 様層が、亜熱帯モード です。
⭐熱帯モード はこれからどうなるか
熱帯モード の 温や厚さは、10年程度の周期で変動しています。冬季の季節 によって海 が強く冷却されるほど、厚く冷たい層が形成されると われています。また、海洋内部の密度構造の変動とも関係があります。海洋は深い層ほど冷たく厚い熱帯モード が形成・分布するとされています。上層と下層の海 の密度差がちいさいほど、上下 向の海 の混合が起こりやすくなって、冷たく厚い熱帯モード の形成がされやすくなります。熱帯モード の分布量には 期的な変化はありませんが、 温は 期的には、上昇傾向にあることが、観測結果からわかってきます。

水方水

長水

水

水

水面

見

黒大面
水

水

水

水面

風水風風

方言

水

一面
水

水

水

大長水

一

最近の研究で、熱帯モード の厚さの増加減が、海 付近の台 の発達・減衰に影響していることが発 されました。

温を通じて、

二

ここから、実験をします。
実験はビーカーでやるのですが、本来は海と同じです。
このレポートは、「今ある 酸化炭素を海で消す」という 的です。
その海で消すという 法を実験しています。これから せる実
験は、ペイントミキサーで海 に 酸化炭素を溶け込ます実験です。しかし、実際に海では回せません。だから、スターリン
グエンジンというものを使ったらいいと思います。スターリン
グエンジンは、実験の最後に説明します。

BTB溶液

酸化炭素

二

ペイントミキサー

目

見
二

方水

ビーカー

塩をれる

入
入

入

二酸化炭素をBTB溶液を れる

れる

ペイントミキサーで混ぜる

⭐色

水色

二方

水

二入二黄

青

水色

水二青色

黄

方力

方風用

方高方水

水

入
入色

青

水

止

目

方

方水

水

子

二二二

ただのプロペラではなく、ペンキミキサーを使った理由
は、ただのプロペラよりもペンキミキサーの が、粘度のいペンキを混ぜるために渦巻きを作る が強い構造になっているから。
３）安定してプロペラを回すためにはモーターを使う 法が良いと思いましたが、海の天気は変わりやすく、台 などもあるし、夜もあるので、蓄電池を利 してモーターを回す 法が良いと考えました。
二水実験の 的：静 した状態と、回転させた状態での海への 酸化炭素の溶け を観察する
実験の 法：
１） に塩を溶かした疑似海 を作り、ビーカーに れる。
２）疑似海 にBTB溶液を溶かして く着 する。
３）ビーカーの中に回転 としてペンキミキサーを れておく。
４）ビーカーの上部の空間に 酸化炭素を静かに充填する。
５）しばらく静かに置いて 酸化炭素の海 への溶け を観察する。
６）ペンキミキサーを回転させて 酸化炭素の海 への溶け を観察する。
実験に必要な知識：ビーカーの疑似海 の上に 酸化炭素を静かに れると、 酸化炭素は空気より重いので下に落ちて、ビーカーの中は 酸化炭素で満たされる。
BTB溶液はもともとだが、 酸化ナトリウムというアルカリ性の液体が加えられているので くなっている。 酸化炭素が海 に溶けて炭酸が作られると、 酸化ナトリウムが中和されるため、が消えてBTB溶液のがくなる。

スターリングエンジン

日大用

力用

方面用

力大面

水風

支水

方見

水

大大用

力

小

実験のはじめに書いた通り、海では電気がないので、プロペラを回せません。太陽光発電ではとても広い 積が必要になるので、海の上ではできません。
発電ではい 柱とプロペラが必要になるので、海の上のような不安定な場所では使えません。その他の発電 法でも、海の上で安定して発電をするのはかなり難しいと思います。そこで調べているうちに、温度差で発電できるスターリングエンジンを つけました。スターリングエンジンは温度差で動きます。 は熱が伝わりにくいので、海の上と海の深いところでは きな温度差があります。特に温暖化の影響で海上の温度がくなっているので温度差が きくなっています。それを利 して、スターリングエンジンを回すということです。
スターリングエンジンで発電機を回して発電した電 を蓄電池にためておけば温度差の さくなる夜や悪天候な でもプロペラを回し続けることができます。
面高高水４）蓄電池に電 をためるためには、太陽電池を利 する 法もありますが、太陽電池の発電効率を考えると広 な 積が必要になるので、海上では現実的ではありません。今回私たちは深い部分の海と表 の海 の温度差を利 したスターリングエンジンを利 することで発電することを考えました。地球の気温が上昇していることを考えると、海 深部との温度差が きくなっているのでスターリングエンジンを使うと良いと思います。

高面

面

入車

面

水面

自

スターリングエンジンは 温側と低温側の温度差を利して動くエンジンです。
発電が 低差を利 して発電するのと同様に、スターリングエンジンでは 温側から低温側に熱が移動することを利 してエンジンを動かします。
私たちはこのエンジンの話を教えてもらったときに、海の上は暑いのに、海の中の温度は低いことを利 して、エンジンを動かせないかな、と考えました。 分たちでスターリングエンジンを作るのは難しいので、 さなスターリングエンジンが に らないかな、と思って探しました。
私たちが実験してみたスターリングエンジンは低温型スターリングエンジンで、底 が温められて 温側になり、反対の上 が空気で冷やされて低温側になることでピストンが上下に動作するものです。お湯を れたカップの上に置いて、はずみ を回してあげるとピストンの上下運動が始まってエンジンがずっと動いているのに驚きました。
私たちのスターリングエンジンとは逆に、上 が太陽光で温められ、底 側が海 で冷やされる仕組みにして、ピストンの部分が「浮き」になるような構造にすれば、海上でも浮いていられるスターリングエンジンを作ることができると思いました。

高力用

用

高水

高用

用

自小入手

この他に、雪国や南国での外気温と室内気温の差を使ってスターリングエンジンを動かせば、 然エネルギーを使ったエコなエアコンを作ることができると思います。

まとめ

テーマ:今ある酸化炭素を海で消す
光塩学院
初等科5年
植地眞英優朝 百合

わたしたちは、今ある酸化炭素の排出を減らすだけでなく、酸化炭素を減らすことは思いました。まず、法を考えてみたいと酸化炭素が然界に与える影響について調べました。そして、海のを深くまで混ぜることで、酸化炭素の吸収が増えるのかを調べるために、実験をしました。最後に亜熱帯モードのことも調べてまとめました。調べていくほど、今起こっていることな水のに知らなかったことが、もっともっとありそうだと気水二がつきました。今回のことをきっかけに、これからも学自方子

女二二二子

二里田んでいきたいと思いました。

実験やレポートをやって

人生
白

白面

二

見

面

見

人

二

実験では、授業では使ったことのないい器具を使い勉強にもなりました。 酸化炭素を消すことを実験でやりそこでもまた発 をすることができました。
レポートではまずいネット記事を探すということからはじめて、みつけたらそれを やすいようにどうするかということまで考えてレポートというものが完成しました。
このことを多くの に理解してもらい、その多くの が酸化炭素をあまり出さないように 活内でできる範囲の対策をするような未来が来るといいです。
コンクールで調べたことが未来で使えるといいです。

最後までありがとうございました。

二行

人

一

心の 動によって素が減っていきます。

人一最後に1番印象に残ったことがグループでコンクールの作品を作ったことです。グループで作品を作るのは初めてでどうなるんだろうと緊張していました。だけどグループのみんなは優しくしてくれて 強かったです。

酸化炭

☆参考

献

・こどもSDGs

図鑑365

実務教育出版

齋藤孝・気候危機！
汐どもたちが地球を救う社 堤 江実・こども環境学
新出版社

朝岡幸彦

・海の中から地球を考える
汐社 武本匡弘・NHKforSchoolhttps://www2.nhk.or.jp/school/watch/clip/?das_i

文d=D0005402786_00000#in=0&out=71

文

大子文生・気象庁
https://www.data.jma.go.jp>knowledge>stmw>stmw_ref