どうしてなのかな？
水を満たした広口容器の中に小びんが入っています。小びんの中にはおもりのビー玉と水、それに空気が入っているだけですが、それぞれの小びんはある温度を境に浮き沈みします。どうしてでしょう？
そうかなるほど！
空気は温度が1℃上がると、0℃のときの体積の273分の1ずつふくらみます。気体は液体よりも温度による体積の変化が大きく、空気は水の何倍もの大きさにふくらみます。今回の実験はこの性質を応用したものです。広口容器の中の水の温度が上がるとそれが小びんに伝わり、小びんの中の空気を暖めます。空気は暖まるとふくらむため、小びんの中の水をキャップにあけた穴から外へ押し出します。水が押し出されると小びん全体が軽くなり、浮き上がるのです。逆に温度が下がると小びんの中の空気が縮んでその分だけ水が入ってくるので、全体が重くなって沈みはじめます。小びんの中の水と空気の量を調節するだけで、ある温度で浮き沈みする小びんをつくることができるのです。
1．キャップ付きの透明な広口容器
（高さ30cm程度、口の広さ6cm以上）1個
2．キャップ付きの透明ガラス製小びん（100ml）1本
3．バケツ 2個
4．両面テープ
5．水温計
6．キリ
7．カッターナイフ
8．ビー玉（おもり） 6個
9．ペットボトルのキャップ 1個
10．スポイト
11．押しピン
12．氷
13．お湯
工作の完成品
[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。
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1
広口容器に水を満たし、キャップを外したまま1日ほど放置します。小びんの表面に気泡が付着しないようにするためです。
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2
小びんのキャップの中心部に押しピンで小さな穴（水を入れて逆さにしても水が落ちない程度）をあけます。
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3
バケツ2個に水を4分の3程度入れ、お湯や氷を混ぜながら水温15℃と20℃の水をつくります。
※密閉容器を使う場合はキリで密閉容器のキャップに穴をあけ、その穴をふさがないようにペットボトルのキャップをはります。
※ペットボトルのキャップをはりつけるのは浮いた小びんが水の表面張力で沈まなくなるのを防ぐためです。また、密閉容器のキャップに穴をあけるのは圧力を抜いて小びんが浮きやすくするためです。 -
4
バケツ2個に水を4分の3程度入れ、お湯や氷を混ぜながら水温15℃と20℃の水をつくります。
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5
小びんに15℃の水を3分の1程度とビー玉6個を入れて、キャップをしめます。小びんを逆さにして15℃のバケツに入れます。
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6
非常にゆっくり沈み、底でバウンドして少し浮く状態になるまで、スポイトを使って小びんの中の水の量を調整します。
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7
(6)で調整した小びんを20℃のバケツに入れます。しばらくしてゆっくり浮き上がれば調整完了です。手順(1)の水を満たした広口容器の中へ入れます。
[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。
・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。
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1
冷蔵庫に入れてみます。15℃以下に冷えると小びんは沈みます。
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2
日中の屋外に置いてみます。容器の水温が上昇して20℃を越えると小びんが浮き上がります。
※20℃を越えても浮き上がらない場合は、手順(6)(7)に従って小びんの中の水の量を調整し直します。
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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