液体窒素を使った低温の実験と炎色反応の実験

活動詳細

活動分野・内容

活動の流れ

午前中は液体窒素の実験です。液体窒素は－196度の液体で宇宙ではこのような低い温度になるのでそのような温度の体験でした。ガラス製のデュワー瓶に容器から液体窒素を注ぐと激しく沸騰するとともに霧のようなものがあふれて流れます。しばらくするとガラスの容器も－196度になって沸騰が収まります。この中にバラの花、バナナ、ミカン、プラスチックボール、テニスボール、マシュマロなどを入れてみました。次に豆ランプにつないだ電池を液体窒素で冷やすとランプが消えてしまいました。LEDランプでも実験しました。銅線のコイルを豆ランプと電池に間につないでおいてコイルを冷やすと、明るさが増しました。これは抵抗が減って電流が多く流れるようになったからで、超伝導の話も聞きました。最後は液体酸素の実験でした。試験管に酸素ボンベをつないで液体窒素で冷やすとうすい青色をした液体が貯まります。これが液体酸素でロケットの燃料にも使われています。酸素は窒素よりも液体になる温度が高く、－183度で液体になります。次に炭酸ガスはどうなるかを実験しました。試験管の底でなく上の方に白い固体が貯まりました。ドライアイスです。炭酸ガスが固体になるのは－78度です。
午後は炎色反応の実験をしました。炎色反応というのは金属の化合物を炎に入れると赤色、黄色、緑色などの色がつく現象で、夏の打ち上げ花火の色を出したり、その色によって金属の種類を調べたりするのに使われます。まず光の色を調べる簡易分光器（ポテトチップスの空き箱に干渉フイルムを貼ったもの）を作りました。みんな自分用の分光器を作って、それをもって野外のバーベキュー場に移動しました。金属や陶器のお皿に燃料用アルコールを入れてナトリウム、カリウム、カルシウム、リチウム、ストロンチウム、銅、及びホウ酸などの塩類を入れて火をつけます。はじめはアルコールが燃えて無色ですが、だんだん少なくなってくると赤、黄色、緑色などの炎を出します。次に味噌汁や貝殻を砕いたものなどを試しました。味噌汁はナトリウムと同じ黄色、貝殻はカルシウムと同じうすい紫色を出しました。最後にトーチランプで炎を吹かせておいて、その炎に向かってストロンチウムを入れたアルコールを噴射すると大きな赤い炎となり、団員たちから大きな歓声が上がりました。野外のバーベキュー場なので、このような思い切った実験が出来ました。

活動の留意点・安全対策

液体窒素の実験では冷やしたものを素手で触らないように注意した。又炎色反応の実験では燃やしているアルコールの皿などに近づかないように注意した。

活動使用教材

液体窒素、デュワー瓶、いろいろな花や果物、ボール類、電池、豆球、コイル、酸素ボンベ、炭酸ガスボンベ、燃料用アルコール、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、硫酸銅、ホウ酸、味噌、貝殻、ポテトチップスの空き箱、回折格子フイルム、霧吹き、ステンの皿、陶器の皿、トーチランプ

活動アイディア＆材料集めの情報・ヒント

参加者からの主な感想

10月例会は面白くて感動しました。娘も勉強とは本当に面白いことなんだなあと言っていました。

活動に関する反省点・改善点

PHOTO