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【熱】

 

断熱圧縮

断熱圧縮によって,気体の温度が上がる現象を収録しました。実験は2つ収録してあります。

実験1 圧縮発火器を用いてピストン内の空気を圧縮します。するとピストン内の空気温度が上昇し,ピストン内に仕込まれた綿が発火します。

実験2 ペットボトルの空気を圧縮ポンプ(炭酸抜けま栓)を用いて圧縮します。すると、ペットボトル内の空気の温度が上がります。ペットボトル内に仕込まれ温度計で温度上昇の様子を観察します。

断熱膨張1

断熱膨張によって,気体の温度が下がる現象を収録しました。実験は2つ収録してあります。

実験1 ペットボトルの空気を圧縮ポンプで加圧し,蓋を一気に抜くと断熱膨張によって気温が下がり,中に雲が発生します。蓋を抜き取る瞬間を”コマ送り”で再生すると,雲が発生する様子がよくわかります。

実験2 容器の中の空気を真空ポンプで抜いていくと,中の気温が下がる様子を温度計の値から見ます。

断熱膨張2

断熱膨張によって,気体の温度が下がる現象を収録しました。実験は2つ収録してあります。

実験1 ペットボトルの空気を圧縮ポンプ(炭酸抜けま栓)で加圧し,蓋を一気に空けると断熱膨張によって気温が下がり,中に雲が発生します。

実験2 容器の中の空気を簡易真空ポンプで抜いていくと,中の気温が下がる様子を温度計の値から見ます。

ドライアイスの昇華

ドライアイスの融点(昇華点)は-79℃です。したがって,常温ではどんどん気化します。ドライアイスはCOの個体であり、常温常圧下で放置すると、液体を経ずして昇華してしまいます。そこで,ドライアイスに金属を乗せると,温度がドライアイスよりも高いので、ドライアイスが昇華(固体から気体になること)して気体の二酸化炭素になり、スプーンをもちあげます。しかしスプーンは重いのですぐに下に落ちます。するとまたドライアイスが昇華して・・・、これが瞬時に繰り返されているのです。

ドラム缶つぶし

大気圧でドラム缶をつぶす実験です。

ドラム缶に約4リットル(底から2~3cm程度)の水をいれます。缶には大小2つの蓋があるが,片方は閉めたままにして,加熱します。(開いている穴には蓋をのせ,外気が中に入るのを防ぎます)1時間ほど熱した後,素早く蓋を閉めます。
熱源を取り去ってからホースで水をかけると,中の水蒸気が凝結して水になり,真空に近い状態になります。バーンという音とともに大気圧によってドラム缶がつぶれます。

水飲み鳥(平和鳥)

おもちゃ店で見かける水飲み鳥(平和鳥とも呼ばれている)の運動を収録しました。

振り子運動をする水飲み鳥は,フェルト製の頭部に水が付くことで運動を持続します。原理は頭部に付いた水が蒸発することで気化熱を奪い,ガラス製の頭部内の気温が下がります。すると,内部の気圧が低下し下から頭部に向かって内部の液体を吸い上げ頭部が重たくなり,前方へ倒れます。倒れることでコップの水に,再び頭部がつかり頭部へ水が供給されます。このサイクルの連続によって,水飲み鳥は運動を続けます。この現象から熱と仕事について考えてください。

スターリングエンジン

スターリングエンジン(スターリングサイクル)は,シリンダ内に一定量の作動ガスを密封し,「等温膨張→等容冷却→等温圧縮→等容加熱」を繰り返す基本熱サイクル(非再生スターリングサイクル)です。ガスコンロの火力によって,シリンダーがピストン運動する様子が収録してあります。