Lämpötilan ”piilosilla”! Sulamisen salattu draama: Kokeile Palmitiinihapon avulla!

Olen Keni Kuwako, tiedekouluttaja. Joka päivä on kokeellinen.

Suklaa sulaa kämmenelläsi, ja vesi muuttuu pakastimessa kovaksi jääksi. Aineet muuttavat olomuotoaan – puhutaan olomuodon muutoksesta – ja se tapahtuu ympärillämme jatkuvasti. Mutta oletko koskaan pysähtynyt miettimään, mitä lämpötilalle tapahtuu juuri muutoksen hetkellä?

Itse asiassa tämä ilmiö kätkee sisäänsä todella mielenkiintoisen tieteellisen draaman. Tällä kertaa otamme pääosaan koulun luonnontiedon tunneilta tutun aineen, palmitiinihapon, ja lähdemme tutkimaan lämpötilan muutoksen mystistä maailmaa!

Mikä ihmeen Palmitiinihappo?
Nimi ”palmitiinihappo” saattaa kuulostaa vieraalta. Mutta todellisuudessa se on osa jokapäiväistä elämäämme.

Palmitiinihappo on eräänlainen rasvahappo, ja nimensä mukaisesti se on pääkomponentti palmuöljyssä, jota saadaan öljypalmusta. Sitä käytetään monissa elintarvikkeissa, saippuoissa ja kosmetiikassa. Huoneenlämmössä se on voin kaltainen valkoinen kiinteä aine, mutta lämmitettäessä se muuttuu läpinäkyväksi nesteeksi – varsin mielenkiintoinen ominaisuus!

Kemian maailmassa sen kemiallinen rakenne näyttää tältä: Siinä on pitkä ketju hiiliatomeja (C) rivissä, mikä on sille tyypillistä.

Kokeilun aika! Lämpömittarin numeroihin kätketty draama
Nyt on aika aloittaa koe! Tämän kokeen tavoitteena on lämmittää palmitiinihappoa ja tarkkailla tarkasti lämpötilan muutosta sillä hetkellä, kun se muuttuu kiinteästä nestemäiseen. Yritämme luoda itse sen kuuluisan sulatuskäyrän, jonka olet nähnyt oppikirjassa.

Käytetyt välineet ja valmistelut

Jos koe tehdään oppitunnilla, tarvittavat välineet ovat:

• Palmitiinihappo (pieni määrä riittää, se on turvallinen ja helppo käsitellä)
• Koeputki (tai pieni dekanterilasi)
• Lämpömittari (digitaalinen tai analoginen)
• Lämmityslaite (kuuma vesi, keittolevy tms.)
• Ajastin
• Taulukkolaskentaohjelma tai kuvaajan piirtopaperi (oppilaille)

Välineet kootaan näin:

Lämpötila, jossa palmitiinihappo muuttuu nesteeksi – sen sulamispiste – on 62.9°C. Tämän lämpötilan molemmin puolin tapahtuu draamaa.

Kun ainetta oikeasti lämmittää…

• Noin 60°C:ssa, hei hetkinen! Lämpötilan nousu hidastuu…
• Valkoinen kiinteä aine muuttuu vähitellen läpinäkyväksi nesteeksi! Lämpötila ei juuri muutu!
• Heti kun kaikki on sulanut, lämpötila alkaa taas nousta voimakkaasti!

Tämä muutos saa varmasti jokaisen huudahtamaan ”Vau!” Se on se hetki, jolloin oppikirjan kuvaaja ilmestyy todellisena ilmiönä silmiesi eteen. Tällä kertaa keräsimme tiedot taulukkolaskentaan ja teimme niistä kuvaajan. Tässä on tiedoston tallennusversio.

Onnistumisen Salaisuus: Lämmin vesi on avain!
Tämän vaikuttavan hetken taltioimiseksi tarvitaan itse asiassa pieni temppu. Lämmitystavalla on suuri merkitys kokeen onnistumisessa.

Kun lämmitetään kylmästä vedestä

Esimerkki)

→ Kestää liian kauan! Emme ehtineet sulamispisteeseen oppitunnin aikana…

Kun lämmitetään kuumasta vedestä
Esimerkki)

→ Liian nopeaa! Lämpötilan muutos tapahtui hetkessä, ja meiltä jäi väliin se ratkaiseva hetki, jolloin lämpötila junnaa paikallaan…

Kun lämmitetään kädenlämpöisestä vedestä (noin 30°C)
→ Tämä on paras tapa! Lämpötila nousee hitaasti, joten pystyimme tarkkailemaan olomuodon muutoksen draamaa rauhassa!

Miksi? Mysteeri lämpötilan nousun pysähtymisen takana
Kokeen mielenkiintoisin vaihe on se pysähdystila, jossa lämpötila ei juuri nouse, vaikka lämmitystä jatketaan, kun aine muuttuu kiinteästä nesteeksi. Miksi näin tapahtuu?

Avain tähän on piilevä lämpö (latent heat).

Kuten nimikin viittaa, se on ”piilossa olevaa lämpöä”. Kiinteässä tilassa monet molekyylit ovat tiukasti toisiinsa kytkeytyneitä ja järjestyneet säännöllisesti. Kun tähän lisätään energiaa lämmön muodossa, molekyylit alkavat täristä ja lämpötila nousee.

Mutta kun sulamispiste saavutetaan, lisätty lämpöenergia ei enää käytetä lämpötilan nostamiseen, vaan katkaisemaan molekyylien välisiä sidoksia, jotta ne pääsevät liikkumaan vapaasti. Tämä on olomuodon muutoksen todellinen luonne.

Kunnes kaikki molekyylit ovat vapaasti liikkuvia nesteitä, lämpöenergia on omistautunut kokonaan tähän ”sidosten katkaisutyöhön”. Siksi lämpömittarin lukema ei nouse. Ja heti kun kaikkien sidokset on katkaistu ja aine on täysin nestemäistä, lämpöenergia palaa kiihdyttämään molekyylien liikettä, ja lämpötila alkaa jälleen nousta.

Sama tapahtuu, kun jää muuttuu vedeksi. Jääkaapista otettua jäätä lämmitettäessä se pysyy 0°C:ssa, kunnes se on kokonaan sulanut, eikö totta? Tuolloin jään molekyylit ovat muuttumassa vedeksi käyttämällä piilevää lämpöä.

Yhteenveto
Tämän kokeen aikana me vain lämmitimme palmitiinihappoa, mutta sen taustalla piili hyvin tärkeä periaate, joka opitaan yläkoulun luonnontiedossa: olomuodon muutos ja piilevä lämpö.

Hetki, jolloin lämpömittarin lukema hidastuu, on todiste siitä, että näkymättömien molekyylien maailmassa lämpöenergia tekee kaikkensa muuttaakseen aineen olomuotoa. Tällainen löytö, jossa teoria ja todellisuus kohtaavat täydellisesti, tarjoaa parhaan mahdollisen oppimiskokemuksen.

Jos sinulla on mahdollisuus tehdä vapaaehtoista tutkimusta kotona, muista tunnuslause ”Aloita kädenlämpöisestä vedestä!” ja seuraa tuttujen aineiden lämpötilan muutoksia. Tulet varmasti lumoutumaan tieteen kiehtovuudesta!

Yhteydenotot ja tilaukset
Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi! Täältä löydät selkeät ohjeet hauskoihin kotikokeisiin ja vinkkeihin. Hae lisää tietoa!
・Tiedeblogin sisältö on julkaistu kirjana. Lisätietoja tästä
・Lisätietoja ylläpitäjä Keni Kuwakosta tästä
・Erityyppiset tilaukset (kirjoitukset, luennot, kokeelliset työpajat, TV-konsultointi/esiintymiset, jne.) tästä
・Artikkelien päivitykset ovat saatavilla X:ssä!

Tieteen temppukanava lähettää kokeellisia videoita!

３月のイチオシ実験！

• 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。

テレビ番組・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
• 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師・ショー・その他お知らせ

• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　秘密兵器「帯電ガン」が炸裂！ビリビリ！ドキドキ！静電気サイエンスショー＠千葉市科学フェスタ（午後予定）
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。