表面張力

大きくなるのはどっち?(No.103)

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大きくなるのはどっち? 大きくなるのはどっち?

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

どうしてなのかな

チューブで連結された2本のペットボトル。それぞれの飲み口に大きさの違うシャボン玉を作ってチューブをふさいでいるクリップをはずすと、大小のシャボン玉はペットボトルとチューブでつながっていることになりますね。さて、二つのシャボン玉はどう変化するでしょう? 大きい方から小さい方へ空気が流れて同じ大きさになりそうな気がしますが、観察していると大きいシャボン玉はさらに大きくなり、小さいシャボン玉はさらに小さくなります。ちょっと不思議ですね。

そうかなるほど

水は表面張力(液体の表面積を小さくしようとする単位長さ当たりの力)が強い物質で、シャボン玉のようにふくらませようとしてもこの力ですぐに壊れてしまいます。でも、水に洗剤(界面活性剤)を混ぜると、表面張力が弱まってシャボン玉を作ることができます。シャボン玉はこのシャボン液の表面張力と内部の空気の圧力(内圧)とがつりあっている状態で、シャボン玉の内圧はシャボン液の表面張力に比例し、シャボン玉の半径に反比例します。二つのシャボン玉を作っているシャボン液の表面張力は同じなので、結局、シャボン玉の内圧は半径に反比例することになり、小さいシャボン玉の内圧は大きいシャボン玉の内圧よりも高いことになります。このため、大小二つのシャボン玉を連結すると、内圧が高い小さいシャボン玉から内圧が低い大きいシャボン玉の方に空気が流れ、小さいシャボン玉はより小さく、大きいシャボン玉はより大きくなるのです。

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