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天野将吾ブログ…天野通信〜ジラフの章

サイエンスデイ ブタメン一族、事故発生!

天王寺高校に出没しました。きのうの記事で懸念したとおり、他校の発表には全然行けませんでした。

オーラルについて、各プレゼンごとの感想は省略させてもらいますが、数学:第二種スターリング数(生野)、情報:プロジェクションマッピング(生野)、化学:エタノール爆発(生野)・酸と塩基(住吉、全英語で発表)・ボルタ電池での電極の正負とイオン化傾向の関係(生野、しかもオリジンは化学同好会らしい)。スターリング数は、だいぶ混雑してて聞き取れませんでしたが、それ以外のブースに関しては、とても良い研究をしていると感じました。

続いてポスターセッション。1時間ずっとブタメンに携わっていました。ブタメンはそこそこ注目を集めたと思っています。

しかし、天野が問題を起こしてしまいました。2年前の先輩の研究の結果…すなわちブタメンの標本を入れていたケースを、感極まって誤って落下し、破損しました。中身の標本はすべて無事でしたが、一側面に貼っていた硬めのプラスチックが、真っ二つに割れました。まずはこの場でお詫びします。本当に申し訳ありません。来週ごろに修理しようと思います(合唱コンの練習、どれか一日来れなくなる可能性あります)。

とはいえ、メンバーの説明は、アドリブを交えて非常に分かり易く、彼のおかげで、今日の発表は成功だったと思います。

…発表してばかりではいけません。今後はこの研究をさらに進めていきます。


ここで、当日発表した内容を紹介します。
カップ麺容器の膨張・収縮メカニズムの研究【Ⅱ】


1.要 約

私たちの先輩は、カップ麺容器を圧力鍋で膨脹収縮させたり、深海の水圧で圧縮させたりすることで、カップ麺容器の膨張・収縮のメカニズムを解明しようとしました。圧力鍋の場合は、圧力をかけてから減圧することで、容器が膨脹する仕組みです。

こちらを見てください(前述の標本、画像省略)。圧力鍋では、このように大きくふくらますことができる一方、熱収縮で小さくなる場合もあります。また、深海の圧力をかけると、それが深いほど大きく収縮します。

そして今回私たちは、カップ麺容器を、圧力鍋の時のように加熱することはしないで、より高い圧力をかけて、それから急に減圧することで、容器をより膨張させる、という研究を行いました。


2.実験方法

私たちは、ブタメン容器を膨張させる目的のために、6月に大阪大学ナノサイエンスデザイン教育研究センターを訪れました。その研究施設は、ナノサイエンス、つまり、とても小さい物を対象とした研究を行っている所で、光学顕微鏡で小さい物を見たり、レーザー光線でそれを加工したりしています。

今回私たちが使用した実験装置の1つでは、中にある物に、とても強い空気圧を加えたりできます。しかしこの装置には欠点があり、カップ麺容器などの大きい物が入りません。そのため、カップ麺容器を1cm角に切ったものを使用し、加圧する圧力の違いだけで、1cm角の変化を調べました。実験温度は30℃に固定し、減圧速度を一定にしました。


3.実験結果と考察

ではみなさん、カップ麺容器はどうなったと思いますか?みなさんに訊いてみたいと思います。(そこのアナタ!どうなったと思いますか。……)

正解は、これを見てください。実験の結果、0.2MPa、0.5MPa、 2.0MPaのときは形が変化しませんでした。しかしその後5.0MPa、7.0MPa、25.0MPaのとき、容器は収縮してしまいました。なお、メガパスカルという圧力の単位は、1パスカルの100万倍、1気圧(大気圧)のおよそ0.1倍です。

ところで、実験で使用した二酸化炭素は、5.0MPa以上では液体になるので、5.0MPa、7.0MPa、25.0MPaでは、水圧の場合と同じように収縮しました。水圧で加圧すると、水中で物質中の空気が出て行くので、減圧しても膨脹しません。また、0.2MPaの場合も膨脹しなかったのですが、圧力鍋でその0.2MPaに近い0.18MPaの圧力をかけると、膨張・変形しました。

この二つの実験からから考えられる違いは、温度だと推測できます。今回の実験で私たちは温度を一定にして実験しましたが、圧力鍋は圧力をかけるときに同時に110℃もの熱を発生します。発泡スチロールは温度が80~90℃以上になると、軟化・融解します。そのため変形しやすくなり、膨脹が起こったのではないかと考えられます。

その実験とは別に、気泡緩衝材、いわゆるプチプチも、これらの圧力をかけて実験しました。プチプチは、2.0MPaで実験したとき膨脹し、それ以上の圧力では破裂しました。以上から、気泡緩衝材には、大気圧では気体分子が出入りできず、加圧によって入り込むことができる、極めて小さな穴があると考えられます。発泡スチロールにも同じように穴があるはずなのですが、膨脹はしませんでした。これらの違いを私たちは強度の違いだと考えています。


4.今後の活動

以上の考察が浮かびましたが、まずは、カップ麺容器が膨張するためには、温度が必要な条件であるかを確かめようと思います。今回説明した実験を、今度は温度条件を変えて行いたいです。
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あすサイエンスデイ(〝・p・″)ω!

大阪府内のSSH指定校などの生徒が探究活動の発表を行うイベント。いよいよ明日行われます。

まずは宣伝をさせてもらいます。私が携わっている「ブタメン」に限らず、生野の物理探究はどこも必見です(オーラル:振り子、バトミントン。ポスター:キャパシター、真空、テスラコイル、コイルガン)。私も「探究」の授業時間内で何度か見てきました。非常に素晴らしい内容になってると思います。

私はどうするか、というと、ブタメンがポスター発表なので、オーラルの間は暇があります。他校の発表も見たいものですが、生野の他教科の探究も気になるところです。数学(スターリング数)や情報(プロジェクションマッピング)とか。

なお、オーラル発表は真剣に見に行くつもりですが、ポスターについては、私は当該の時間ずっとブタメンの所に居るので、他校や他教科の探究を見に行けません(理由は、参加するメンバー数の都合。それ以上話すと長くなります)。ごめんなさい。

そういうわけで、天王寺高校で発表する方々、お互いに頑張りましょう!

追記:同日に科学の甲子園ってのがあり、僕の知人が4人ほど出場することになっています。(囲碁将でも聞いたことですが)自分のチカラをしっかり表現できれば良いと思いますが、勝利することを切に願います!

【悲報 修学旅行延期】台風23号でノーチャージ便に

せっかく待ち望んでいたイベントが、お亡くなりになりました。

あさっての日曜から四日間、修学旅行で沖縄(石垣島・竹富島)に出没することになっていましたが、けさ、往路で私たちが利用する予定だった航空便が「ノーチャージ便」に指定されました。欠航する可能性が高い便のことです。

沖縄本島および石垣島周辺では、台風23号が接近しています。しかも、この台風は大型で動きが遅い。台風が通過した後も、天候が芳しくなく、メニュー通りにできなくなる可能性が高いということです。

延期となるわけですが、12月から1月の間、同じ行程での実施が検討されており、私たちは「冬の沖縄」でマリンスポーツなどを楽しむという、異色で刺激的な事柄に直面することになりそうです。

ひとまず今回の延期については残念です。結団式で先生からその第一声が話された直後、誰もが驚き竦み上がっていました。全体レクの係をはじめSRI(修学旅行委員会)たちがこのイベントに向けて頑張っています。あるクラスメートが全体レクで劇をやるそうなのですが、延期によって時間の余裕が出来るということで、じっくり考えようとか前向きな姿勢になっていますね。また次、二度目の延期がなく無事に実施されることを願います。

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