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2021.01.16

実験対決29より　密度変化を利用するガリレオ温度計はお酒で作るのが簡単。

テーマ：自由な研究、観察、実験、工作♪(370)

カテゴリ：お手軽実験　観察　工作系


*	ガリレオ温度計というものがあります。温度を表すガラス球が浮かぶ様子が美しい実用性を兼ねた癒しアイテムです。液体の密度が温度によって変わることを利用しています。原理を図で表してみました。ある温度の時に中央に浮くように重さを調整すればそれより温度が高くなれば沈み、低ければ浮いてきます。これを幾つか作ることによって，温度が測れるようになります。手作りは難しいかな~と思っていたのですが、小学生に人気の学習まんが "実験対決"でこの実験をしているのを見つけて，作ってみたくなりました。彼らが作ったものは蓋を下向きに斜めに浮いているようなので，蓋に仕掛けがあるのかな？すごいですね。私は，東急ハンズで５ｍＬのスクリュー瓶を買ってきて，こんな風なイメージのものを作ってみよう！とチャレンジ開始。アルコール度35％のホワイトリカーに瓶を浮かべることにして色々な気温の時に４つほど，瓶の中央に浮かぶものを調整してみました。（なぜ，ホワイトリカーにしたのか？は後で説明します。）（使用したのはこのタイプの5ｍＬのものです）瓶にビーズを入れて，浮かべて，出して，ビーズを入れたり出したり，浮かべて，出して… （作るのに必死で写真がないですが）数日かけて４つ作り終わって，温度を変えて様子を見てみました。 5℃のときに全部浮かび， 10℃で1個沈み 16度で2個沈み 20℃で3個沈み最後の4つ目はなかなか沈みませんでしたので再調整して湯煎で35℃で全部沈みました。作ってから約2年くらい経ちますが(2023年8月)、同じように測れています。ポイントは，瓶の密閉性でしょうか。私がこれまで作ったアイテムで，一番長持ちしているかも。よかった〜今回，溶媒にホワイトリカーを選んだのは温度による密度の変化が大きいためです。水の密度の温度による変化量は以下のようになります。変な数字の目盛りなのは，家にある丸小ビーズの重さ（1/105ｇ）にしたからです（以前測定済み）。これによると，4℃の水１cm3だと丸小ビーズ1個分の質量の変化が出てくるのは40℃。容器を５ｃｍ3とすると，丸小ビーズ1個分で10℃くらいの変化が測れるかな？という感じ。さらに水は４℃で密度が最大になるので，密度の変化が温度帯で異なる点も温度計には向いていないかなと思います。一方，アルコールはアルコール温度計というのがあるくらい密度変化が大きいのでアルコールの一種、エタノールが使えないかな？と思い水にエタノールを加えたときの密度変化を調べてみました。（http://www.alcohol.jp/expert/expert_table/01mitudo.pdf　より　引用させていただきました　ありがとうございます。）アルコールを30w%くらいの液体にすると変化量が大きくなりかつどの温度でも同じように変化することが分かりました。まだ水の方が多いのに、随分変わるものなのですね！びっくり。これくらいの度数のお酒としてはホワイトリカー35度(約30wt％)，焼酎30度(約25wt%)　などがあり，今回はうちにいつもあるホワイトリカーを使うことにしました。　ｗｔ%(重量％)に直すと少し値が小さくなります。）そこで，もっと瓶によって色合いを変えてもよかったかな。数字のメモを入れても楽しいかも。容器も，もっと可愛いものがほしいな♪ 作るときの注意点・アルコールは気化しやすいので，作っている間は火気厳禁です。　作った物も密栓できる容器で保管するようにします。・お子さんが作る場合は，高濃度のお酒ですので口に入らないように　十分ご注意ください。　手荒れの原因にもなるので，重さ調節で液体から瓶を出し入れするときは　ピンセットなどを使って，瓶をよく拭いてから調節してください。	*

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Last updated 2023.09.05 09:22:47
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