試してフシギ

自然対流缶コーヒーを飲む前に(No.106)

缶コーヒーを飲む前に 缶コーヒーを飲む前に

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

どうしてなのかな

あたたかいコーヒーでほっとひと息。この原稿もマラゴジペのほのかな香りと湯気の中で書いています。湯気といえば、「こゝに茶碗が一つあります」で始まる物理学者寺田寅彦の随筆「茶碗の湯」は、湯気の観察から雲や竜巻、対流などの自然現象へと話を進めた名作ですね。今回はあたたかい缶コーヒーのまわりの対流現象で遊んでみましょう。

そうかなるほど

空気はあたためられると膨張して密度が低くなります。まわりよりも密度が低くなった空気は浮力で上昇しますが、上昇した空気のあとには別の冷たい空気が流れ込んできます。このような現象を自然対流と呼びます。自動販売機で売られているあたたかい缶コーヒーの温度は55℃くらいで、缶に接している空気をあたためます。わずかな力でも回転するような羽根車を作ってあたたかい缶コーヒーの上に置くと、羽根車はゆっくりと回りだします。缶コーヒーのまわりでおきている対流現象を直接見ることはできませんが、こうして羽根車を回転させると、意外に大きな力になっていることがわかります。

材料

1. 透明プラスチックコップ 1個 (500ml以上でやわらかい材質のもの)
2. スチール缶(190ml) 1個
3. プッシュピン 1個
4. ペットボトルキャップ 1個

工作の完成品

道具

•ものさし
•分度器
•油性ペン
•カッターナイフ
•はさみ
•プラスチック用強力接着剤
•軍手

[工作の注意]

・NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・工作を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分注意し、ケガをしないようにしましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者と一緒に行ってください。

  • 1

    コップの底に中心線をひき、この線を基準に30°刻みに印をつけて、円周を12分割します。

  • 2

    線に沿って切り込みを入れ、写真のように外側へ折り曲げます。

  • 3

    プッシュピンの底に接着剤を塗り、コップの外側から中心に刺して接着します。

  • 4

    底から10cmの位置でカットします。

  • 5

    スチール缶のプルタブをはずします。
    ※手を切らないように注意しましょう。

[実験の注意]

・NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・実験を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分注意し、ケガをしないようにしましょう。

  • 1

    缶に50~80℃のお湯を注ぎます。ペットボトルのキャップで缶の口をふさぎます。ホットドリンクの缶であれば、底を上にして羽根車を乗せるだけで実験できます。
    ※お湯を使うときは、やけどしないように注意しましょう。

  • 2

    缶の中央に羽根車をのせます。

  • 3

    しばらくすると羽根車がゆっくりと回転し始めます。

NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものです。工作の完成品は市販品と同等ではなく、代用品にもならないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。

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