空気の量を増やしたり減らしたりせずに風船の大きさを変えるには、「温度」と「圧力」を利用した2つの面白い実験方法があります。子どもたちに「空気は伸び縮みする魔法の力を持っているんだよ」と伝えながら実験してみてください。
方法1:温度を変える(熱の力)
空気は温めると膨らみ、冷やすと縮むという性質(熱膨張)を利用します。
用意するもの
少しだけ空気を入れて口を縛った風船(握りこぶし大くらい)
お湯(40〜50℃くらい:火傷に注意)
氷水を入れたボウル
手順
風船を氷水に1分ほどつけます。
結果: 風船が少ししわしわになり、小さくなります。
その風船をすぐにお湯に入れます。
結果: 風船がパンパンに膨らみ、元の大きさに戻るか、それより少し大きくなります。
なぜ?
空気の粒(分子)は、温度が上がると元気に動き回り、外側に押し出す力が強くなります。逆に冷やすと動きが鈍くなり、押し出す力が弱まるため、風船が小さくなるのです。
方法2:周りの圧力を下げる(空気の重さの力)
風船の「外側」にある空気を薄くすることで、内側から膨らませる方法です。
用意するもの
小さな風船(少しだけ空気を入れたもの)
真空保存容器(ポンプで空気を抜けるタイプ。100円ショップなどで手に入ります)
手順
真空保存容器の中に、小さな風船を入れます。
容器のフタを閉め、ポンプで中の空気をシュシュっと抜いていきます。
結果: ポンプを動かすたびに、風船がどんどん大きく膨らんでいきます。
容器の空気を元に戻すボタン(または弁)を押します。
結果: 風船が一瞬で元の小さなサイズに戻ります。
なぜ?
普段、風船は「内側から押す力」と「外側の空気が押し返す力」のバランスで大きさが決まっています。容器の中の空気を抜くと、外側から風船を押し返す力がなくなるため、内側の空気が自由に広がって風船を大きく膨らませるのです。
実験をより楽しむためのヒント
マジックペンで絵を描く: 風船に顔を描いておくと、小さくなってシワシワになったり、大きくなって鼻が広がったりする様子がより分かりやすくて盛り上がります。
マシュマロでも試せる: 方法2の真空容器は、風船の代わりに「マシュマロ」を入れるのもおすすめです。マシュマロの中にも小さな気泡(空気)が含まれているため、驚くほど巨大化しますよ。
目に見えない空気が、温度や場所によって力強さを変える様子をぜひ観察してみてください。
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