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子どもの疑問

真空の作り方とウォーターハンマー現象

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ウォーターハンマー現象というのをご存知でしょうか。

身近なもので割と簡単にできる実験で,子ども達も興味を示しやすく,なおかつ入試で必要となる経験を得られるので,ちょっと紹介致します。

ウォーターハンマー現象って何?

キッチンや洗面室,浴室などで水栓を締めた時に鳴る「ゴン!」という衝撃音,聞いたことありませんか?

あれがウォーターハンマー現象です。

これは流れている流体が突然停止すると,慣性により圧力が高まり,それが衝撃として伝わるために起こります。

ハンマーで殴ったような衝撃が発生するためウォーターハンマー現象と呼ばれます。

どんな実験?

ビンの中に半分ほど水を入れます。

そのビンの中の空気を抜き,真空状態のまま栓をします。

このビンの口の部分を握り,上から口の部分をポンと叩きます。

ポンと叩くだけでビンの底が割れます。

ビンが割れ,水も出てしまうため,後片付けが安全かつ簡単にしやすい場所でやるようにして下さい。

割れたビンでけがをしないように!

なお,このビンの中に鈴を入れておけば,音の実験にも応用できます。

さらに密閉したビンの中の水が沸騰するときの温度を調べれば,気圧が低いときの沸点の変化を体験できます。

どうやって真空をつくるの?

ビンに水を入れて沸騰させます。

水を入れたビンを鍋にいれて火にかければビンの中の水も沸騰します。

水蒸気がしっかり発生したら,ビンの口を密閉します。

熱いので十分注意して栓をしましょう。

そのまま冷まします

流水で冷ます方法もありますが,温度差で割れる可能性があります。

冷えたら準備完了です。

真空の作り方

なんで真空になるの?

沸騰させることで水蒸気が発生します。

この水蒸気がビンの中を満たした状態で密閉し,冷ますと水蒸気が液体に戻ります

すると気体だったものがなくなるので真空になるというわけです。

もっとも簡易的な真空の作り方なので,完全な真空ではありません。

本当にちゃんと真空をつくりたければ,真空ポンプを使いましょう。

何が学べる?

水の状態変化,真空をつくる仕組み,圧力,音の性質。気圧と沸点の関係といったことが学べます。

一回やってみるだけで記憶に残りやすい実験ができるので,ぜひやってみて下さい(^^)/

ただし,危険な部分があるので,子どもだけではやらせないように!

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作成者: Kazumasa Kirikae

東京,千葉,埼玉を中心に独自の教育論,常識外れの教育手法を用いて大手進学塾や個別指導塾,家庭教師といった教育機関で多数のミラクルと言われるような合格を打ち出す。2015年に株式会社学習法指導塾PHIを設立し,子供たちへ勉強のやり方の指導を初め,親への接し方の指導,セミナー活動,高校や大学での指導,塾や学校の先生などの教育者に対する指導,動物介在教育など多岐にわたって教育業に携わる。

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