液体窒素で極低温を探究しました【小学探Q教室】

今日は探Q教室のメンバーが待ちに待った「液体窒素」を使った実験を行う日です。

振動についての学習をしてきましたので、今日は、原子の振動の様子が温度によって変化することを話しました。そして絶対零度である-273.15℃では原子の振動が停止することも…。

液体窒素は沸点が-196℃である液体です。とてもさらさらしており、机の上などにこぼすと、蒸発する気体の力で自分自身が浮かび上がり、空気以外に熱が伝わらないため、意外と長い時間玉状で存在できます。しかも、水よりも表面張力が小さいため、平べったい感じの玉になります。

さて、今日のために全員が思い思いに液体窒素につけてみたいものものを持ってきてくれました。私は、私たち世代では恒例の「バナナ」そして「花」を用意しました。バナナで釘を打ってみたかったのです…。

生徒たちは、マシュマロ、スーパーボール、キーウィ、ミカン、風船、濡れたタオルなどを持ってきてくれました(ご協力ありがとうございました)。

極低温下では常識では考えられないこともいろいろ起こります。そして、持ち寄ったものを使って、その一部を体験することができました。以下の写真をご覧下さい。

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講義の様子

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液体窒素を入れる瞬間の様子(自宅にて)

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ジュワー瓶に収まった液体窒素。わずかに沸騰しています

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まずは、花をつけてみました

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激しく沸騰しています。歓声が上がりました!

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一人一人、次々に入れてみました

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花びらが堅くなり、簡単に割れてしまいます

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持ち寄ったものも次々入れてみました(写真はマシュマロ)

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バナナ1本を入れたところです

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やはり、これですね。-196℃に凍ったバナナで釘が打てました

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風船もみるみる小さくしぼみ、中にどんどん入っていきます。取り出すとちゃんと元通りに膨らんでいきます

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電池は、凍らせると出力が完全に0Vとなることが分かりました


今回の体験ではいろいろありましたが、特に知識面で教えたとおり、気体の体積が大きく収縮する(ビニールの中の空気はほぼ完全に体積が0となりました)ことが実感できたと思います。これを分子運動論と絡めて理解できたのではないかと思っております。

メンバーがとても楽しみにしている、最終日の研究発表会の時には、このテーマは大きく取り上げて発表してもらいたいと思います。





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