ふしぎのトビラ 〜ふるさとサイエンス

今月のテーマ熱気球のレポートに関連して空気の実験を行いました。最初は、「舞い上がれ！ティーバック実験」です。ティーバックの中身を出し広げ、細長い筒にします。

これを立てて、火をつけるとどんどん燃え、自らの炎で上昇気流をつくります。

熱い空気は膨張して軽くなるので上昇気流が生まれるのです。その気流にのって、燃え残った灰が舞い上がります。

次の実験は、ビー球スターリングエンジンです。中にビー玉を入れた試験管と注射器をチューブでつなぎます。空気を熱して膨張させると、増えた体積の分だけ注射器のピストンが押し出され、冷やされると逆に収縮してピストンが引っ込むという構造になっています。

試験管の先のほうをアルコールランプで熱すると空気が膨張してピストンを押し出します。するとシーソーのように試験管の口のほうが上がります。

そのうちビー球が試験管の先のほうに転がり、熱い試験管のところにあった空気はビー球に押されて試験管の口のほうに移動します。

こちらは熱せられていないので冷たく、空気は収縮して注射器のピストンが引っ込み試験管の口が下がります。するとビー球が試験管の口のほうに移動します。

その結果、空気はまた熱いほうに押しやられます。するとまた空気は膨張し…。これを繰り返して、シーソーのように動き続けけるのです。

この空気の膨張と収縮を利用したエンジンは、スコットランドの牧師・スターリングという人が発明したことからその名がつきました。