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実習 見えない気体を「見る」−気圧の実験

【使うもの】
フラスコ、ゴム風船、アルミ缶、ガスバーナー一式、コップ、厚紙

【手順】 
1)フラスコに水を入れて熱し、沸騰したらフラスコの口にゴム風船をつけ、また熱する・・・(A)
風船がふくらんだら、火から下ろして冷ます・・・(B)
2)アルミ缶に水を入れて熱し、沸騰したら栓をして(ガムテープでふさぎ)、火から下ろして冷ます。缶はどうなるか。
3)コップにあふれる寸前まで水を入れ、厚紙でふたをする。コップを逆さまや横向きにしてみる。

【結果と解説】

逆さま風船
 フラスコが冷えるにつれて風船は逆さまにふくらみました(B)。「中が真空になって引っ張られた」のではありません。真空なら誰もいないのだから、引っ張る人もいないはず!風船を押し込んだのは大気の分子たちです。風船はあくまで逆さまに「ふくらんだ」のです。
 左は熱したところ(A)、右は冷ましたところ(B)
 青色は風船やフラスコ内部の水蒸気分子を表します。青矢印は水蒸気分子の衝突により風船が内側から押される力です。
 赤色は大気分子を表します。赤矢印は大気分子の衝突により風船が外側から押される力です。逆さま風船は、「引っ張られたのではなく、押し込まれたのだ」ということが分かると思います。 
アルミ缶つぶし
アルミ缶を押しつぶした犯人は、上の風船の実験と同じく大気の分子です。
逆さコップ
ちょっと緊張する実験ですが・・・
でも大丈夫。気圧の力を信じましょう。

【授業風景】
A 


教員用レシピ
【使うもの】
平底フラスコ、ゴム風船、ガスバーナー、三脚、金網、軍手、割りばし、水差し

【手順】
【その1】 逆さま風船
1)フラスコに水を少し入れ、ガスバーナーで熱し、沸騰させる。
3)沸騰したらフラスコを火から下ろし、ゴム風船をつける。軍手を付けて素早く付ける。
4)フラスコを再び弱火で熱し、ゴム風船がどうなるか観察する・・・A
5)フラスコを火から下ろし冷まし、ゴム風船がどうなるか観察する・・・B。
風船のゴムが貼りついて動かなくなってしまったら、割りばしで押してサポートしてやる。

■逆さま風船は、動きがユーモラスで、できあがりもきれい(かわいい)ので好評です。おすすめ。気圧(気体分子の衝突)の説明にも一番適していると思います。
■風船は軍手をしてエイ、ヤッと付けてしまうのが一番確実。口が狭い小さ目の風船だと苦労するので、予め確かめておく。

【その2】 アルミ缶つぶし
1)フタ付きアルミ缶に水を少し入れ、ガスバーナーで熱して沸騰させる。
2)沸騰したら火から下ろし、しっかりフタをする。缶を水で冷やし、缶がどうなるか観察する

■おなじみ空き缶つぶしです。最近よく売っているフタ付きアルミ缶は便利です。もちろん普通の缶をガムテープで素早くふさぐ従来型の方法でもOK。

【その3】 逆さコップ
1)コップになみなみと水を注ぐ。あふれる寸前まで入れる。
2)厚紙で静かにフタをする。コップを逆さにしたり、横向きにしてみる。

■これも有名ですが、生徒は面白がります。

【時間】 30分