ゴフ・ジュール効果

輪ゴムでまわる観覧車(No.115)

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輪ゴムでまわる観覧車 輪ゴムでまわる観覧車

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

輪ゴムを軸とリングにかけて自転車のスポークのようにした観覧車。ライトをあてるとゆっくりと回転をはじめます。どうして動きはじめたのでしょう?

そうかなるほど

No.68では、ゴムはたくさんの分子が鎖のように長くつながっていて、ところどころで鎖に橋がかかってからまっているような構造をしていることを話しました。このゴムの分子を図-1のようにひきのばしてしまうと分子はこの形しかとれませんが、ちぢんだ状態では熱振動によって図-2のようにいろいろな形をとることができます。自然界はより乱雑な状態、つまり自由度が大きい方向に動こうとしますが、ゴムはちぢんでいたほうが自由度が大きいことになるため、のばしたゴムはちぢもうとするのです。また、一般に物質は温度が上昇すると、より自由度の大きい状態になるため、のばしたゴムを実験Aのようにあたためるとちぢむのです。今月号の観覧車はこの性質を利用したものです。観覧車を部分的にあたためると、その部分のゴムがちぢむために軸の位置が中心からわずかにずれ、バランスがくずれて回転をはじめるのです。盲目の科学者ゴフは、ゴムを急にひきのばすと発熱し、元にもどすと温度が下がることや、ひきのばしたゴムをあたためるとちぢむことを発見しました。その後、物理学者ジュールによってくわしく研究されたことから、この現象は「ゴフ・ジュール効果」と呼ばれています。

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