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【サイエンストライやる】「空気」について④：つぶれるペットボトル／膨らむ菓子袋
- 03_自由研究,理科
SDGsアドバイザーが講師をつとめる、兵庫県の理科実験教室、キッズアース播磨町校です。
代表講師をつとめている森田は、様々な形でサイエンスショーを行っています。
キッズアース播磨町校主催で行う場合もありますし、他の先生とコラボして行う場合もあります。
イベントに呼んで頂いたり、PTAなどの団体さんから依頼を受けたりということもあります。
また、ひょうご環境創造協会(eco-hyogo.jp)さんの「ひょうご出前環境教室 (eco-hyogo.jp)」の登録講師をしているので、そちらからの依頼もあります。
今回は、兵庫県のサイエンス・トライやる事業 (hyogo-c.ed.jp)の登録講師として、播磨南中学校 (harinanj.ed.jp)さんにお伺いしてきました。
第1回の〇×クイズについてはこちら。
そして、実験として用意したのは、次の5つです。
- 空気の重さ ～ マグデブルクの半球
- 空中浮遊① ～ 熱気球の秘密
- 潰れるペットボトル／膨らむ菓子袋
- 空中浮遊② ～ ベルヌーイの法則
- 空気砲 ～ 渦輪の観察
【つぶれるペットボトル】
熱気球の実験で、空気は温めると密度が低くなる、ということが分かりました。
この結果、同じ「量」の空気で考えると、「軽く」なるわけですが、
一方で、同じ「重さ」の空気で考えると、「量が増える」ということになります。
これを体感できる実験は、簡単に行うことが出来ます。
①ペットボトルに半分ほど、ぬるま湯を注ぎます（熱すぎるとペットボトルが変形してしまうので）
②ペットボトルのフタを閉めて、よく振ります
③ぬるま湯を捨てて、フタをしっかり閉めて放置します
しばらくすると、ペットボトルがつぶれていきます。
なぜ、ペットボトルはつぶれてしまうのでしょうか。
ペットボトルの中の空気は、ぬるま湯によって温められています。
温度によってふくれあがった状態で、外の空気と釣り合っているのです。
しかし、放っておくと、ペットボトルの中の空気の温度はどんどん下がっていきます。
すると、中の空気は小さくなり、外へ押す力もだんだん下がっていきます。
その結果、外の空気の力が、ペットボトルの中から押す力より大きくなり、ペットボトルをつぶしてしまうのです。
時間があれば、この実験も皆さんにして頂いたのですが...。
ペットボトルを使えば、家でも簡単にできる実験ですので、ぜひやってみてくださいね。
さて、同じ実験をドラム缶でも行うことが出来ます。
英語ですが、映像だけでも十分伝わりますよ。
やはり日本語で見たい、という方は、「大気圧でつぶれるドラム缶 | NHK for School」をどうぞ。
【膨らむ菓子袋】
「マグデブルグの半球」の話の時に、開ける方法の一つとして、「外圧を小さくする」という方法がありました。
③の方法ですね。
山の上など、高いところなどに行くと、圧力が下がります。
この時、地上で空気を入れて密閉した袋（例えば密閉されたお菓子の袋）を持って行くと、袋がパンパンに膨れ上がります。
これは、中の力は変わらず、外から押される力が弱くなったため、中の空気が押す力によって袋が膨れ上がるのです。
真空保存容器を使えば、簡単にこの現象を再現できます。
「真空保存容器」から空気が抜けるにしたがって、お菓子の入った小袋がふくれ、パンパンになるのが分かると思います。
さらに最後、「真空保存容器」に空気を入れると、お菓子の入った小袋は、元に戻りました。
この実験も、みんなに体験してもらいたかったのですが、最後空気を入れるところだけ、1名だけの参加しかさせてあげられなかったのは残念です。
ストローか何かを使って、もっと簡単に、みんなが参加できる実験ができないか、今後も検討していきたいところです。
いつものサイエンスショーは、主に小学生を対象として行っていますが、今回は中学校からのご依頼ということで、かなりバージョンアップした上で、学校からの依頼であることを考慮して、いつもなら買い取ってもらうキットをレンタルすることで、実質無料での実施を実現しました。
今回は、学校から、サイエンス・トライやる事業 (hyogo-c.ed.jp)を通じてのご依頼でしたが、
PTAでの研修や、自治会さんからのイベント的なものでも、ひょうご環境創造協会(eco-hyogo.jp)さんの「ひょうご出前環境教室 (eco-hyogo.jp)」を通じての「エネルギー体験教室」を経由頂ければ、無料での開催は可能ですし、費用面や内容面でも、相談に応じて実施いたしますので、ご興味がおありでしたら、ぜひ、お気軽にお問合せください。
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