真空実験(2月例会)

活動詳細

活動分野・内容

活動の流れ

今月の例会は真空の実験です。宇宙と違って、この地球上には空気がありますが、その空気の重さを計る実験から始めました。
250ミリリットルの容器に真空ポンプをつないで真空にしてコックを閉めて切り離して重さを計り、次に空気を入れて同じように重さを計ります。この重さの差が250ミリリットルの空気の重さです。これを4倍すると、1リットルの空気の重さになります。同じようにして、炭酸ガス、水素、ヘリウム、酸素、ブタンなどのガスを入れて重さを計りました。中学生団員が実験の助手をしてくれました。正確な気体の重さは出せませんでしたが、一番軽いのは水素で次に軽いヘリウムは水素の2倍の重さがあること、一番重たい気体はブタン、次に重たいものは炭酸ガスで水素の15倍以上（本当は22倍ですが）も重たいことなどを知りました。このように空気に重さがあるので地上のものは空気の重さによって押しつけられていますが、この力を大気圧と呼びます。大気圧の力は1平方センチに対して約1キログラムくらいの力が働いています。
次にJAXAから借りた真空装置を使って、真空中ではプロペラで動いている飛行機が動かなくなることや、同じ装置の中でロケットのように気体を吹き出して動いているものは真空にしても動き続けることなどの実験をしました。
最後は自分で実験できる真空装置の工作です。保存用の500ミリリットルの容器と注射器に間に空気弁を間に入れます。容器の中に登山用の高度計を入れて注射器を引いたり、押したりすると高度計の針が動いてだんだん空気が薄くなることが分かります。富士山やエベレストなどの高さに相当する空気の薄さに出来ます。この容器の中にいろいろなもの（お菓子を入れたポリ袋、マシュマロ、など）を入れて実験しました。90℃くらいのお湯を入れて温度計をセットして真空にすると、100℃よりもかなり低いのに中の水が沸騰します。つまり高いところに行くと水が沸騰する温度が100℃より低くなるのです。このようなことも実験で分かりました。あとはうちに持って帰っていろいろなものを入れて実験して報告して貰うことにしました。この装置は完全な真空は作れませんが、0.5気圧くらいの低い圧力までは出来ます。

活動の留意点・安全対策

活動使用教材

JAXAから借用した真空ポンプ、真空実験容器、飛行機とロケットの模型、250ミリリトルの真空容器、500ミリリットル真空保存容器、50ミリリットルの注射器、気圧式高度計、真空計、水素、ヘリウム、酸素、炭酸ガス、ブタンなどの各種ガス入りボンベ、精密天秤、飴入りのポリ袋、マシュマロ

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

① 渡辺遼太君（小５）
炭酸・・・CCレモンで実験、小さな泡がたくさんでて、炭酸がすぐ抜けてしまった。
石鹸で作ったふわふわの泡・・・むくむくふくらんだ。
メラミンスポンジ・・・小さくなった。表面に穴があるから、中の空気が抜けたのだと思う。
ぬいぐるみ（お父さん犬）・・・スポンジが小さくなったので、ぬいぐるみも小さくなるかと思って入れてみたが、変化しなかった。
中が固く、中にあまり空気が入っていなかったのだと思った。
② 木本大地君（小３）
１　ブルーベリー　少しだけ皮が破れ、汁が出てきた。
２　サイダー　どんどん気泡が出まくり、飲んでみると、炭酸のシュワシュワ感がなくなっていた。　　　　　　　　　
３　輪投げチョコレート（ヒートシールされたもの）　最初ペコペコ音が鳴り、表側のプラスチックがへこみ、裏側のアルミ箔が少し膨らんだ（気がした）。
４　プチプチ（緩衝材）　片方はつぶしておいた。つぶしてないほうは、パンパンに膨れた。（はちきれんばかりに）つぶしたほうも、つぶす前の大きさまで膨らんだ。
５　お湯（70度、60度、50度）　150CCを入れる。真空状態に近づくにつれ、容器の底から気泡が出てきたのを確認し、注射器、ふたを外し、温度計を差し入れると、
沸騰状態なのでもう少し温度が高いと思ったら、予想に反して、最初の温度より低かった。
６　鈴（直径1，5センチ大、2個）　真空前、容器の中で振ると、容器にぶつかる音（カタカタ）、鈴の音（チャリチャリ）がはっきり聞こえていたが、真空後は、
鈴の音が聞こえずらくなった。（ほとんどぶつかる音のみ）
③ 　鈴木丈士くん（小６）
【炭酸を真空装置に入れた実験報告】
炭酸の泡の変化・・・入れる前より泡が大きくなって、規則正しくコロコロと蒸発した
炭酸水の変化・・・取り出して飲んで見ると、炭酸が抜けて甘い水になった。
どうしてそうなるのか？理由を調査中です。

活動に関する反省点・改善点

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