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-実験 NO.186-

実験B-25 <ドライアイスで遊ぼうの巻>

所要時間
50分
投稿者
日本分析化学専門学校

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準備するもの

【使用器具・薬品】
・ドライアイス 1kg
・ペットボトル 500mL・3本を半分に切る
・サラダ油 200mL
・エチルアルコール 200mL
・軍手
・透明のアクリルパイプ(太さ内径10mm、外径20mm) 1本
・万力
・ゴム栓 2個

【材料の入手】
・ドライアイス      1kg/700円
・エチルアルコール    500mL/1,640円

実験の手順

「ドライアイスの煙の正体」
 

  1. ドライアイスを適当な大きさに割り、エチルアルコール、水、サラダ油が
    別々に入ったペットボトルに入れて泡の出方を観察しましょう!
  2. ドライアイスをいれたそれぞれの液体の違いによって、液体の温度変化や煙の出方の違いも観察しましょう。
     

「ドライアイスを液体にしよう」 
 

  1. 透明のアクリルパイプ(内径10mm、外径20mm)の中にドライアイスを入れ、ゴム栓と万力を使って両方から栓をします。
  2. 1分間ほど待ちましょう。栓をすると中の圧力が高まり、ドライアイスは液体に変わります。
  3. 万力をゆるめて、アクリルパイプ内の圧力を下げると液体が固体に変わります。

アドバイス

  1. ドライアイスに触るときは、低温火傷をするので軍手を使用して下さい。
  2. 万力を緩めるときは、ゴム栓が飛ぶときがありますので気をつけてください。
  3. エチルアルコールは引火しやすい液体で、蒸気は空気と爆発性混合ガスをつくり、
    引火爆発の危険があるので、注意しましょう。

解説

「泡の現れ方の違い」
エチルアルコール、水、サラダ油と、別々にドライアイスを入れたところ、
液体の温度変化や泡の出方に違いがあります。 この違いはなぜ起こるのでしょうか?
それは、それぞれの液体の持つ「粘性」や「熱容量」の違いから生じます。
まずサラダ油とエタノールで「粘性」比較すると、サラダ油の方が粘性が高いのが解ります。
粘性が高いと気体も出にくくなり、液体自体の温度も下がりにくくなり、
大きくゆっくりとした泡が生じます。
次にエタノールと水では、「熱容量」を比較します。
「熱容量」とは、物体の温度を1℃高めるのに必要な熱量のことをいいます。
一般的に熱容量が大きいほど、温度変化が小さくなります。
今回用いた三つの溶液の熱容量を比較すると、
サラダ油< エチルアルコール<水
の順で大きくなります。
液体の温度が変化しやすいエチルアルコールは、温度が速く低下し、
ドライアイスが温まる速度が遅くなるため、泡が小さくなります。

「二酸化炭素と物質の三態」
アクリルパイプにドライアイスを入れて、圧力をかけたところ、
ドライアイスは液体になりました。
二酸化炭素は、通常気体か固体のドライアイスでしか目にすることがありません。
その原因は、下の二酸化炭素の状態図によって理解することが出来ます。
日常生活では、気圧が1気圧であり、その状態では固体か液体でしか存在することが
出来ませんが、約6気圧以上であれば固体、液体、気体と見ることが可能なのです。

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