真空実験(6月例会)

活動詳細

活動分野・内容

活動の流れ

今月の例会は「真空実験」です。まず真空状態を理解するために、空気の存在から話を始めました。私たちがいつも何もないと感じている空気ですが、まずはじめにその重さを測ってみることにしました。実験は子供たちに手伝ってもらってリーダーが行いましたが、内容250ミリリットルの容器に3方活栓をつけたものを使って、①真空ポンプで中を真空にしたときの重さ　②中に1気圧の空気などの気体を入れたときの重さを小型の電子天秤で量り、その差を4倍して気体1リットルの重さを求めます。空気1.12グラム、水素0.04グラム、炭酸ガス1.60グラムなどの結果が出ました。この日の気温は25℃でしたので、計算すると1気圧1リットルの気体の重さは空気1.184グラム、水素0.082グラム、炭酸ガス1.811グラムです。入れる気体の圧力を正確に1気圧にすることが難しいのと、小型電子天秤が風の影響を受けたりするので誤差は大きいですが、おおよその値は出ました。地球の上ではその空気の重さを受けて圧力がかかっています。そのため高い山に行くとだんだん圧力が減ること、宇宙に行くと空気の重さを受けないので真空の状態になることなどを理解することが出来ました。また水素ガスが大変軽いことや炭酸ガスが空気に比べて重たいことなどを知ることが出来ました。次にJAXAから借りた大型の真空装置を使って、風船、マシュマロ、ショートケーキなどを真空にするとどうなるかをみんなで観察しました。
最後にみんなで家で実験できる真空装置を作りました。真空保存容器から注射器と手製の排気弁を使って空気を抜く装置です。注射器を引くときと押すときに二つの弁がどのように動くかをスライドの動画で見たあと、実際に自分たちで動かして、容器の中を真空にしました。はじめに真空にするときに、ふたの代わりのサランラップでふたをしてゴムバンドで押さえておきましたが，うまく真空になると「パン」と破裂してあちこちで騒ぎが始まりました。次にしっかりしたふたをしてどのくらいの真空度になるかを登山用の高度計を中に入れて観察しました。この真空装置はリーダーが外付けの真空計をつけて真空にしたところ、0.1気圧まで真空にすることが出来ました。この装置を持ち帰って、家で実験してみることにして今日の例会を終わりました。

活動の留意点・安全対策

真空にする容器が壊れると破片が飛ぶので、十分強度のある容器を使った。

活動使用教材

JAXA宇宙教育センターから借りた真空実験装置（真空ポンプ、大型真空容器、高度計など）、家庭用小型真空保存容器、注射器、手製の排気弁、風船、サランラップ、ショートケーキ、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

永田圭人くん・・・・・・空気の重さ（圧力）があんなに強い(重い）とは思ってもみませんでした。
　　すいません、家に帰ってはまだ実験してみていません。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
門倉匡志くん・・・・・・真空状態で物がどう変化するのか、それは何故なのか、とても勉強になりました。小学三年生がどこまで理解できたかなぁと思いましたが、子供なりに結果をまとめ、休日の自由研究として学校に提出しました(うちの学校では週末のみ自由学習という宿題が出ます）

活動に関する反省点・改善点

時間があればもっといろいろな実験が出来た。

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