大気圧による空き缶つぶし
対象等
中学生から高校生まで
目的
大気の圧力の大きさを実感する
準備
350または500mlのアルミ缶、ガムテープ、軍手、バーナー、三脚、金網、マッチ(チャッカマン)、水槽、メスシリンダー
実験条件
特にありませんが、水槽に入れる場合は缶がつぶれる時、水が飛び散る場合があります
方法
プルトップをちぎりとった空き缶に、メスシリンダーではかり取った少量の水を入れます。
穴の部分をガムテープでふさぎます。ただし直径5mm程度の隙間は残すようにします。
バーナーでこれを加熱します。
中の水が沸騰し、水蒸気が空気を追い出した頃を見計らって、素早く隙間に布製のガムテープを貼ります。
それを軍手を使って水を入れたバケツ等に逆さまに放り込みます。
中の温度が下がるに連れ、大気圧により空き缶が大きな音を立てながらつぶれていきます。
手でつぶすのにはかなり力の必要なスチール缶もこの方法でつぶすことができますが、こちらはなかなか大変です。
小学校や中学校では、ガムテープ等の手間をかけずに、封をせずいきなり水に逆さまにつけてしまうようです。それでも充分つぶれますが、缶の側面がくっつくぐらいつぶすには、封をした方が良いと思います。
最近はねじ式のキャップが付いているアルコール飲料がありますが、これは加熱後キャップをすると、ものすごい勢いでつぶれます。(これなら空気中で放置するだけで数分でつぶれます)
注意点
・ ガムテープを貼るときは、缶の凸凹に沿って丁寧に貼らないと空気が漏れます
・ 缶がつぶれるとき、水が飛び跳ねることがあります
・ つぶれる勢いが激しいので、生徒によっては逆さまに水に入れることが出来ず、放り投げてしまう場合があります
結果
ほんの数秒でバキバキ音を出しながらつぶれていきます。
考察応用等
・ 大気の圧力はどのくらいか
・ なぜ缶の中が真空に近い状態になるのか
・ 圧力とは何か
備考
ドラム缶でやる方法もあると本に書かれていますが、やったことはありません