雪氷教育実験:実験で学ぶ自然現象

「実験で学ぶ自然現象」実演の手引き

 

「実験で学ぶ自然現象」実演の手引きの実演ビデオも載せています。
PDFはこちらです

1.常温で雲を作る

ガラス瓶 3 種類、減圧ポンプ 3 種類 その他(線香、ライタ-)。あらかじめ瓶に水を少し入れておく、減圧する前に瓶の口を下にして線香の煙を入れる。
減圧・加圧を繰り返す。瓶の中が曇ったり、晴れたりを繰り返す。


2.高温水蒸気で雲を作る

会場の給湯室から 80℃のお湯が出るが、さらに高温が必要な時は、電気ポットで加熱する。湯を 3cm くらい入れ、撹拌してすぐに捨てる。
口を下にしたままでネジ蓋をする。口を上にすると、高温水蒸気が逃げる。
ボトルがつぶれ、同時に曇ってくる。外気で水蒸気が冷やされて雲ができた。ボトル内の圧力が下がり、つぶれた。ボトル内に低気圧が発生し雲が形成された。


3.空き缶つぶし

アルミ缶に湯を入れ、捨てる。口を下にしたままで、ネジふたをする。プルタブ缶は粘土で口をふさぐ。
音を発しながら缶がつぶれ、最後はペチャンコになって吹き飛ぶ。少し時間がかかる。


4.水風船の吸い込み

注射器であらかじめ風船に水を入れておく。透明なペットボトルを準備する。 耐熱でないので 60℃の湯を入れる。60℃以上だと容器は高熱で変形する。 水風船が吸い込まれるとき、入り口で滑りやすくするため、風船は シャンプー液に漬けてから載せる。吸い込まれた瞬間にボトルは衝撃で吹っ飛ぶ。


5風船を膨らます

5-1.ゴム風船を膨らます

ゴム風船を膨らますには、中に空気を圧入するのが一般的。
しかし、風船を膨らますには、空気を入れる、空気を吸う の二通りがある。

1.口で吹く、2.注射器で空気を入れる、3.ポンプで空気を入れる
4.口で吸う 5.注射器で吸う 6.ポンプで吸う


5-2.高温の水蒸気で風船を膨らます

ボトルに高温水蒸気を満たし、口にゴム風船を取り付ける。
ボトル内に雲が形成されると、負圧となり風船が吸い込まれる。
さらに減圧され、風船内には 1 気圧の外気が入り込んで、風船は膨らむ。
最初に風船に澱粉をつけておくと、入り口での抵抗が少なく、容易に吸い込まれる。


6.高潮再現実験

四角な透明容器に食紅を水で溶いて入れる。
高温水蒸気の入ったボトルを色水内に差し込むと、ボトル内に色水が入り、上昇する。
高潮は低気圧の直下で海面が吸い上げられ、上昇する現象。時には大災害を起こす。


7.水車を回す実験

500mlの金属容器になるべく熱い湯をいれて、捨てる。
容器内は高温水蒸気で満たされている。
水車を内蔵した瓶内は、水蒸気の入った金属容器と連結されたパイプで減圧され、下の瓶の水が吸い上げられ水車に当たる。
その際、落下する水流が水車を回す。


8.発電装置

2 組の発電装置は運搬用の格納箱に入っている。
各々3 本のビスで固定されている。実験の際は箱から出す。実験時に装置が振動しないように鉛の重りを載せる(1 kg)。
高温水蒸気容器(1000 mlの金属管)内に発生する負圧で、下部水容器の水を上部水容器まで吸い上げる(高さは 40cm)。
上部水容器がほぼ満杯になったら(500 ml)、パイプ類を取り外し、水容器を 45 度の斜面を落下させる。
この動きはタコ糸を介してプーリーを、さらに発電機を回転させて発電し、発光ダイオードを点灯させる(右図)。 
なるべく高温の水蒸気を得るために、水蒸気容器には高温の湯を 200ml程度入れ、よく撹拌してから捨てる。
上部水容器が満タンになるのに、3 分程度かかる。