実験テーマ 熱の不思議
実施日 2006年11月18日(土)
場 所 沼田町化石館
参加者 7名
・用意するもの 輪ゴム(10本ほど),錘になるもの,竹箸,ガムテープ,電気ポット,バケツ
・実験手順
1.輪ゴムをつないで長い鎖を作ります.片方の端におもりを取り付けます.ここでは大型のボルトとナットを付けてみました.ゴムが伸びきってしまわない程度の重さなら何でもかまいません.
2.竹箸の先の方を削って溝を付けておきます.それを机から半分ほど突き出た状態にして,ガムテープで固定します.
3.箸の先端の溝にゴムをぶら下げます.ゴムの真下にはバケツをおいておきましょう.もし,ゴムが伸びて下につくようなら短くします.
4.カップに熱湯を入れゴムの上からそっとたらします.持ち手つきのメスカップが便利です.乱暴に熱湯をたらして手にかからないように注意しましょう.
5.熱湯がかかるとゴムはみるみる縮んできます.
さて,金属や空気など加熱すると膨張する物質が多い中,ゴムはなぜ縮むのでしょうか?どうやらそれは高分子化合物であるゴムの分子構造から来ているようなのですが,いろいろ検索してみた中で「エントロピー」だとか,難解な数式がたくさん出てくる熱力学的な解説などもありましたが,大学時代それらがまったく理解できなかった私にもわかりやすかったのが,福井大学大学院工学研究科の葛生教授のホームページがわかりやすかったので紹介しておきます.
http://polymer.apphy.fukui-u.ac.jp/~kuzuu/KuzuuPage/Education/ExprmtShow/SciIndex.html
簡単に言うと,熱くなると分子の運動が激しくなるために縮もうとするらしいです.(いや,空気はそのせいで膨張するのですが・・・やっぱり,なぜ?)
また,この性質を利用した見事なゴムエンジンというものがありました.私もいつか作ってみたいです.
岐阜物理サークルのニュースから