僕の家では冷蔵庫やトイレのにおい取りに、コーヒーの出しがらを使っている。市販のものでは活性炭が使われ、活性炭は化学カイロにも使われている。コーヒーの出しがらでも、発熱するのではないか。

　化学カイロは、鉄が空気中の酸素と反応して酸化鉄（水酸化第二鉄）になる時の熱を利用する。中身を調べると、鉄粉のほかに活性炭、食塩水、バーミキュライトが入っていた。

〈各成分の役目〉

活性炭：表面に小さな穴があり、その中に空気を取り込んで酸素の供給を促し、保温する。食塩水：鉄の酸化速度を速める。バーミキュライト：雲母系の原鉱石から作られる人工用土で、観葉植物の保水土としても知られる。活性炭と同じ様に表面に小さな穴があり、水分を取り込んで保水する。
　 鉄粉の酸化（化学カイロ）の実験については、教科書にも記述があった。「鉄粉６g、活性炭３gに食塩水を数滴入れ、ガラス棒でよくかき混ぜる」とあるが、食塩水の濃さや加える量については書かれていない。

《実験の方法》

フィルムケースに鉄粉（100メッシュ）６g、活性炭３gを入れ、そこに濃度２％、５％、10％の食塩水をそれぞれ0.5ml、1.0ml、1.5ml、2.0mlずつ入れて、ガラス棒でよく混ぜる。温度を１分ごとに15分間測定する。これを３回ずつ行う。

《結果と考察》

活性炭に濃度２％、５％、10％の食塩水をそれぞれ1.0ml加えた時に、最高温度となった。食塩水の濃さと温度の関係では、５％と10％の場合は温度上昇の仕方が似ていて、差がなかった。２％の場合は５％、10％に比べて温度は高くならなかった。２％の食塩水ではあまり変化がなかった。

《実験の方法》

鉄粉（100メッシュ）６gとコーヒーの出しがら３gを用意し、濃度５％、10％の食塩水をそれぞれ0.5ml、1.0ml、1.5ml、2.0mlずつ加えて、課題１の実験と同様に温度変化を調べる。

《結果と考察》

コーヒーの出しがらも活性炭と同じように発熱する。コーヒーの出しがらでは、5％、10％の食塩水をそれぞれ0.5ml加えた時に最高温度になった。温度は10％食塩水の方が、５％食塩水よりも少し高くなった。活性炭との比較では、活性炭の方が温度は少し高くなったが、あまり差がなかった。

《実験の方法》

鉄粉をよりきめの細かい300メッシュのものに変えて、活性炭とコーヒーの出しがらの発熱の様子を調べる。

《結果と考察》

活性炭、コーヒーの出しがらの場合ともに、300メッシュの鉄粉の方が100メッシュよりも温度が高くなった。しかしコーヒーの出しがらに10％食塩水を加えた場合は、100メッシュ鉄粉と300メッシュ鉄粉の温度上昇に大きな差はなかった。

《実験の方法》

鉄粉（300メッシュ）６g、コーヒーの出しがら（１g、２g、３g、４g、５g、６g）を用意し、５％食塩水を１mlずつ入れて、温度変化を調べる。

《結果と考察》

コーヒーの出しがら１、２、３gの場合の上昇温度はそれぞれ21.8℃、21.3℃、20.8℃だった。４g以上になると温度は上がらなかった（４g＝4.5℃、５g＝11.7℃、６g＝9.8℃）。コーヒーの出しがらは、少ない方がよく上がる。コーヒーの出しがらが、食塩水を吸ってしまったためではないか。

《実験の方法》

鉄粉（300メッシュ）６gに食塩水（５％、１ml）だけを加えると、温度が約14℃上昇し最高温度が約44℃になった。鉄粉に食塩水を加えただけで、温度が上がることが分かった。これを基準にいろいろな物質（麦茶、煎茶、紅茶、そば茶、ルイボス茶、パン粉、竹炭、木炭、クラッカー、鹿沼土、バーミキュライト）の発熱の様子を調べる。

《結果と考察》

物質の密度が高い方が、上昇する温度も高くなる傾向にみえる。鉄粉と食塩水だけの基準からすると、煎茶（上昇温度19.2℃）や紅茶（17.7℃）、ルイボス茶（17.2℃）、竹炭（14.2℃）、パン粉（13.2℃）、クラッカー（8.5℃）は効果がないと考えられる。反対に、活性炭のような炭の仲間は、温度が上がる。しかし竹炭だけは上がらなかった。原因としては、木炭は大きなかたまりだったので、細かく割って３㎜以下の粒にして使用したが、竹炭は２㎜～７㎜の比較的大きな粒のまま使用したからではないか。活性炭の粒の大きさも３㎜以下が多かった。

《実験の方法》

竹炭を砕いてふるいにかけ、0.5㎜～１㎜の粒、１㎜～２㎜の粒、２㎜以上の粒（課題５の実験で使用）の３種類を用意した。鉄粉（300メッシュ）６gと３種類の竹炭各３gに、５％食塩水１mlを入れて混ぜた時の温度上昇を調べる。

《結果と考察》

竹炭の粒の大きさが0.5㎜～１㎜の場合、上昇温度は51℃、１㎜～２㎜では44℃、２㎜以上では14℃（課題５の実験データ）だった。竹炭も木炭や活性炭と同じように粒を細かくすることによって、温度も上がりやすくなる。粒を小さくすることで、表面積が広くなり、多くの酸素が取り込めるからだ。

《実験の方法》

コーヒーの出しがら約30gをアルミホイルで包み、15分間ほど加熱する。コーヒーの出しがらの炭３gと鉄粉６g、５％食塩水１mlを混ぜて15分間の温度上昇を測った。

《結果と考察》

コーヒーの出しがらを炭にすると、上昇温度は26.0℃になった（炭化前は20.8℃）。物質を炭にすると空洞が多くなり、酸素を含みやすくなるので温度が上昇する。

　課題５の実験で使った物質に空洞が多くあれば、多くの空気を含み、酸素を鉄に送ることができるはず。このことから、多くの空洞があれば、たくさんの水を含むことができると考えた。そこで、物質の吸水量と温度上昇との関係について調べる。

《実験の方法》

課題５の実験に用いた物質各３ｇを網に入れて、水の中に20時間放置する。吸水前後の重さの差から吸水質量を計算し、課題５の実験で測定した各物質の上昇温度との関係をみた。

《結果と考察》

吸水量が多いと、温度も高く上昇するとは言えない。吸水量が多い物質は、少ない物質に比べてやわらかく、形がくずれやすいものが多い。実験では食塩水を吸ってしまい、鉄粉とふれ合わなくなるため、温度が上がらないのではないか。ただし炭のように硬い物質だけでみると、吸水量と温度上昇は関係がありそうだ。