先進科学塾1日コース
  蒸気圧がわかる実験1,2,3・・・

講 師:林 正幸 氏

講師のホームページはこちら


講師からのメッセージ
 「蒸気圧」と聞くと、「よく分からない」という人が多いでしょう。このコースではいくつもの実験をし、それを武器にして蒸気圧にアタックします。もちろんまだ学習していない人も取り組めますよ。
 「蒸気」と言えば蒸気機関車(SL)、その模型を動かすことから始めましょう。そして注射器を使って、いろいろな温度で、また水だけでなく他の物質でも、蒸気圧の計測を自分の手で行います。その上で蒸気圧に関する知識と理論を学習します。さらに蒸気圧に関する数種の実験を体験し、今度はみんなで議論しながらその謎解きをします。蒸気機関車の原理も考えます。ここまで来れば、「蒸気圧」と聞けば、「私に任せなさい!」


講座実施日:2004年12月18日(土) 10時〜16時


内 容(詳しくは講師のこちらのページをご覧ください)

基礎実験

実験1 蒸気機関車(デモ実験)
  蒸気機関車(SL)の模型に、水10mlほどを入れて固形燃料で加熱し、実際に走らせる。

実験2 蒸気圧とは
 5ml注射器にすこし水を入れ、ピストンを引いて空間をつくる。それからピストンを放して空間をつぶす。何もないように見える空間が蒸気でしめられている。

実験3 蒸気圧の計測
 注射器を使った水とメタノールの蒸気圧測定
知識と理論についての講座

・蒸気圧
・温度と蒸気圧
・圧力および分圧の法則
・蒸発と沸騰とう

謎解き実験

実験5 空き缶つぶし
実験6 水流ポンプによる減圧沸とう
実験7 冷やしてお湯が沸く
実験8 ブタンの沸とう
実験9 蛍光灯を暗くする

謎解き課題

1.なぜ常温で洗濯物が乾くか
2.どうして結露が起こるか

最初に蒸気機関車を走らせてみましょう。

固形燃料でお湯を沸かして、その蒸気で走る本物の蒸気機関車です。

まずは蒸気の力を見てみましょう。

ブタンガス(カセットコンロに使われているガス)を試験管に入れると室温では沸騰します。指先で試験管の口をふさぐと、指に圧力がかかります。この圧力が室温でのブタンの蒸気圧に等しくなると、沸騰が止まるのが分かります。また、試験管の中には温度計が入れてあるので、ブタンの温度が高いほど、指にかかる圧力が高くなるのが実感できます。

この後、ドライアイスで冷やしたアルコールの中に試験管を入れると、その温度でのブタンの蒸気圧は1気圧より低いので、指は試験管に吸い込まれるようになります。

蒸気圧の意味がよく体験できる実験です。

空き缶つぶし

空き缶の中に少量の水を入れて火にかけ、沸騰したら口を逆さまにして水槽に入れると空き缶はつぶれてしまいます。

とてもポピュラーな実験ですが、蒸気圧の観点からこの実験を考えてみましょう。

水をかけると、フラスコの中のお湯が沸騰します。

冷やしているのに、沸騰するなんて?どうして?

フラスコの中の水蒸気が冷やされて水になり、中の蒸気圧が下がると、お湯の温度にふさわし水蒸気圧になろうとして、お湯が沸騰するのですね。

液体はアルコール
液体の中に沈めてある白くて四角の物体はドライアイス。

とても冷たい液体に点灯している蛍光灯を入れます。

そうすると...

冷やした部分だけが暗くなります。