おもしろ科学手品講座

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大気圧さんありがとう ・・・
 

講座指導:諫早市多良見町 子ども科学てじな講師 田浦 和憲

【 材料 】  ビール瓶(びん),柔らかめのペットボトル,小さなコップ,水

【 あそび方 】 
 ビール瓶(びん)一杯に水を入れ、お友だちにコップとを並べて見せます。
・・ 「もちろんこっちのビンの方が大きいよね。」と言いながら近付き、空のコップの中で一気にビール瓶を垂直(すいちょく)に立てます。このときビンの口はコップの中程の位置にしておいて下さい。

 水が溢(あふ)れてしまうんじゃないかとびっくりして、お友だちは大声を上げるかも知れませんが、水面はコップの中で止まります。
  

【 原理 】  この現象はお風呂(ふろ)の中なんかでも経験をしていると思います。
・・  みなさんは、「これは大気圧(たいきあつ)がビンの中の水を上向きに押しているからだよ。」との説明を受けたことがあるかも知れません。でもね、ビンの上部に残った空気も、上から下向きに水を押しているんじゃないでしょうか。よく考えてみれば、この説明だけでは納得できません。
 
 
今度はペットボトルと広い水槽(すいそう)を使って、いまの現象(げんしょう)を詳(くわ)しく見てみましょう。水を入れたペットボトルを水槽(すいそう)の中で逆さに立てます。

 ガラスのビンではいけません。できるだけふわふわのボトルを使いましょう。中の水は5分の4くらいの量(りょう)にしてください。やはり水はボトルの中に押し上げられたままですね。

 できるだけボトルの位置を高くし、口が水面すれすれになるような状態(じょうたい)でペットボトルにフタをします。そして水槽(すいそう)から出して上向きに立てます。
 上5分の1くらいに空気が入っていますよね。そのペットボトルをお友だちにそっと握(にぎ)らせ、ゆっくりとフタを廻(まわ)して開けます。

・・  このときふわっとボトルが膨(ふく)らむ のを感じるはずです。「どう、スーッと空気が入っていくのがわかった?」他の人にも経験(けいけん)をさせてください。
 すなわちボトルの上に残っていた空気は、実は
圧力が低くなっていた のです。ただ外の大気圧がビンの水を押し上げているというだけではなかったのですね。

 水が落ちようとしてボトルの中の空気はやや膨張(ぼうちょう)します。体積が増(ふ)えると空気の圧力は下がりますよね。スポイドで水を吸(す)うときと同じです。
 ここがもし1気圧のままなら、中の水を支えるなんて、当然ながら出来るわけがないんです。

・・  つまり私たちが受けている 大気の圧力(地上からおよそ2万メートルの大気の最上層部(さいじょうそうぶ)までの空気の重さ)は、真空(しんくう)に近くなった ビンの中の空気 と、ビンの中で押し上げられた 水の重さ を足したものと同じ大きさなのです。おかげでこぼれることはありませんでした。ありがとう、大気圧さん

 

もっとくわしく知りたかったら 「子供に受ける科学手品77」 第32ページ 後藤道夫 著 講談社ブルーバックス 820円

 

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