研究No.10
表面張力計
水面に手を当て、静かに上に引っ張ると、手と水面の間がへこんでいるように見えます。これは表面張力という、液体の分子同士がお互いに引っ張り合って、水表面の面積が小さくなるようにする力によって起きます。この表面張力は石鹸などの界面活性剤を溶かすと弱まります。どれほど変化するでしょうか？実際に表面張力を測ってみましょう
| 難易度 | イージー |
| 実験期間 | 1 日 |
| 予算 | 1500 円 |
| キーワード | ＃表面張力 #界面活性剤 |
※難易度は現象の理解と調べ学習のしやすさを表します。
※調べ学習にいきづまったら、キーワード欄を参考にしてみてください。
用意するもの
・ワイヤーネット*
・ワイヤーネット用スタンド*
・蓋が平らな鉄製の缶*
・強力磁石付きフック*
・輪ゴム*
・ボビンケース*
・裁縫糸*
・ワイヤーネット用フック*
・ボウルもしくはお椀*
・穴の空いた定規*
「*」が付いたものは100円ショップに売ってます
1.
フックに輪ゴムを取り付け、ボビンケースをはめ込む。これを3セット作る。その際、輪ゴムの位置は揃えること。
2.
追加でボビンケースを取り付ける。これは滑車として機能する。
3.
フックを写真のように網に取り付け、フックが動かないように糸や結束バンドなどで固定する。定規は右側のフックのボビンケースの間に来るように取り付ける。
4.
適当な長さに切った2本の裁縫糸の両端を、切ってヒモ状にした輪ゴムに結ぶ。
5.
缶の蓋を裏返し、磁石付きフックを蓋の中央にくっつける。磁石付きフックを糸で結ぶ。
6.
フック付きの蓋を水を入れたボウルに浮かべて、写真のように取り付ける。糸を軽く張った時に輪ゴムの上端が定規の上部分の位置になるように磁石付きフック側の糸の長さを調節する。
7.
水に浮かべた蓋が動かないこと、糸が垂直になっていることを確認して、輪ゴムの下側の結び目の目盛りをメモして、糸を下にゆっくり引き続ける。
8.
蓋が水面から離れた瞬間に糸を引くのをやめ、輪ゴム下側の結び目の目盛りをメモする。
9.
⑧でメモした目盛りの値から⑦でメモした目盛りの値を引いて、ゴムがどれくらい伸びたか計算する。ゴムの伸びが大きいほど、表面張力が大きいことになります。
時間が経ってゴムが劣化したり、伸び切ってしまったり、ちぎれたりしたら、新しい輪ゴムに取り替えます。ただし、輪ゴムの伸びやすさや結んだ位置によって、得られるデータにばらつきが生じるので、そのばらつきを抑えるために、まず初めに水の表面張力を測りましょう。
［ 調べたい液体のゴムの伸び÷水のゴムの伸び ］を計算することで、「水を1にしたとき、調べたい液体の表面張力はどれくらいか」を表すことができます。新しい輪ゴムに変えても、最初に水の表面張力を測っておき、先ほどの計算をすれば、別々の輪ゴムの伸びの違いによるデータの不正確さを、ある程度解消できます。
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