某研究室のHP管理人がぼやくblog


by sukura_shinya
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カテゴリ:実験( 14 )

「CDを素早くこすると火花が出る」というネタがあったので実際にやってみた。

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先ずはいらないCDを二枚用意する。
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念のため、消火器と消化砂も用意するという周到さ。
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でさっそく、CD二枚の記録面をあわせて、
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こするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこする
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こするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこするこする・・・


無理でした。大人3人が交代でこすってみましtが、燃える気配するありません。大体本当に燃えるなら、火傷するっての。

ここは気を取り直して、もう少し突っ込んで考えてみよう。ディスク基板のポリカーボネイトが融けて燃え出すらしい。つまり、まず摩擦により保護層を剥ぎ取りディスク基板に到達しないといけない。そこで、ずるをしてみた。有機溶媒で保護増を溶かしてみた。さらに、表面がザラザラになり摩擦力もアップだ!
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で、こすってみましたがうんともすんとも言わない。というか腕が痛くなるだけでした。
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検証ですよ-ハガログでも検証されてますが、どうにもガセビアみたいです。

随時写真アップ予定
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by sukura_shinya | 2005-08-09 13:45 | 実験
オロナミンCはブラックライトを当てると光る
尿もブラックライト当てると光る?
に引き続き。シリーズ完結編(?)

オロナミンCを光らせる元であるビタミンB2は水溶性なので過剰に摂取すると尿から排出されるらしい。たしかに、ビタミンB2を含む錠剤を飲んだ次の日の尿は妙に黄色いです。あの黄色さは確かに光らないでもない気がする。
というわけで実際にやってみるしかない!

今回使用した錠剤はチョコラBB。本当は朝夕食後に1錠飲むところを、過剰摂取するために2錠飲んで挑戦した。
例によって下のお話なので、続きは"続きを読む"をクリックしてください

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by sukura_shinya | 2005-07-27 13:51 | 実験
先日の「オロナミンンCはブラックライトを当てると光る」にて、 hasway2さんから「オロナミンCを飲んだ後の黄色い小便も光るのですか?」質問があったので、私は「ビタミンB2は水溶性で、過剰に摂取すると尿から排出されるから光るのでは?」と返答したところ、owlさん曰く「尿はもともと光ります」と教えていただきました。

では尿の何が光っているのかを調べてみました。Wikipediaによると、尿は約98%が水分で、約2%が尿素、その他微量の塩素、ナトリウム、カリウム、リン酸、クレチアニン、尿酸、アンモニウム、ホルモンを含むそうです。この中で光りそうなものと言えば、ビタミンB2と同じく、一本線と二本線が交互になった構造(共役)をもつ尿酸でしょうか。実際に尿酸はブラックライトを当てると光る性質(蛍光)を持っているようだし。

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尿酸の構造。ラクタム形(左)とラクチム形(右)が互変異性(共存)している。

尿に含まれる尿酸がブラックライトを当てると光るからといって、実際に尿が光るとは限らない。なぜならば、尿に含まれる尿酸の量が少ないからだ。やはり実験しないといけません。
というわけで、実験しましたが、扱っているものが尿なので気分を害する恐れがあるので、興味のある方だけ、下の「続きを読む」をクリックして実験の模様をご覧ください

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by sukura_shinya | 2005-07-15 10:35 | 実験
昨日のトリビアでは「リアルゴールドはブラックライトを当てると光る」でしたが、それ系の栄養ドリンクならオロナミンCの方がメジャーだろうよ。といわけで、実際に光るかやってみた。
今回用意したのは、リアルゴールド(コカ・コーラ)、オロナミンC(大塚製薬)、デカビタC(サントリー)、ドデカミンV(アサヒ飲料)と清涼飲料水系でメジャーな4社+栄養ドリンクの大家リボビタンD(大正製薬)とビール酵母(錠剤)を集めました。
リアルゴールドは大学近辺に缶入りが売っていなかったので急遽カップ式自販機での参戦となり少々残念ではある。
ブラックライトはハンディUVライトで波長は365 nmを使用しました。

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左から、カップ式自販機のリアルゴールド、オロナミンC、ひときわ大きいドデカミンVとデカビタC

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先ずはリアルゴールド。確かに光った。
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次はオロナミンC。やっぱり光った。
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デカビタCも光る。ただし、リアルゴールドやオロナミンCよりも光が弱い気がする。量が多いので薄まっているのだろうか。
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しかし、ドデカミンVは光らなかった。一番でかいくせに。
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一番光りそうな栄養ドリンクの大御所リポビタンDは、予想通り光る。オロナミンCよりも光っている。やっぱり一番栄養が詰まっているのだろうか?
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ビール酵母の錠剤を水に溶かしてみた。かなり濃度が高いが良く光る。リボビタンDより光るとは恐れ入った。


さて、オロナミンC系の清涼飲料水は何で光るのかというと、ビタミンB2(リボフラビン)が含まれているからです。ビタミンB2の構造が紫外線を吸収し、その吸収したエネルギーを可視光として排出するので光るわけです。詳しくは「共役系分子の蛍光」を学んでみたください。ドデカミンVが光らなかったのは成分表示を見て分かるとおりビタミンB2が含まれていないから。別に栄養が無いからではないんです。ビタミンB2さえ含まれていれば紫外光を当てると光るので、ビタミンB2を含むビール酵母の水溶液も光ったのです。
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リアルゴールドとオロナミンCはキャップ式じゃないので使用後は一気に飲み干したが、栄養ドリンク系清涼飲料水を一度に2本も飲むのは辛いです。ちなみにリポビタンDは一日一本なので他の人に飲んでもらいました。


追記
濃度が濃い方が良く光るのは当たり前なんですよね

お知らせ
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by sukura_shinya | 2005-07-07 12:21 | 実験
トリビアの泉でやってましたが、ジンジャーエールを90分冷凍庫に入れ取り出すと凍っていないのですが、蓋を開けると突然全体が凍りだすそうです。

その原理は、エコパックカイロと同じで過冷却が起こっているからだそうです。
他の炭酸飲料でも過冷却は起こるのですが、全体までは凍らないらしい。
どうやら、ジンジャーエールの糖度や炭酸の割合などの混合物の配合が上手い具合になっているので、過冷却後に全部が凍るようです。

やってみたいですが、炭酸飲料を凍らすと膨張して危ないので良い子のみんなは真似しちゃだめだぞ!

エコパックカイロの原理を簡単に
エコパックカイロの原理を簡単に2
エコパックカイロの原理を簡単に3
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by sukura_shinya | 2005-05-25 21:13 | 実験
エコパックカイロの原理を簡単に
エコパックカイロの原理を簡単に2
に引き続き

別に焦らしプレーのつもりではなかったのですが、思った以上に長くなりました。
ちなみに、前回と同じ内容の繰り返しになってしまった気がするので結論だけ読むのが良いかも?

さて前回までにエコパックカイロは過冷却状態の液体に刺激を与えることで固体となり、液体から固体になる際に生じる熱を利用したカイロであるところまで説明しました。
液体から固体になる際に熱を発するのは、気化熱と逆の現象と説明しましたが、ではどうして液体が気体に、液体が固体になると熱の出入りがあるのでしょうか。


ものの3つのすがた:固体⇔液体⇔気体の変化
1-1物質の三態
今一度、気体・液体・固体の復習として上記リンクを参考にします。

気体・液体・固体のもつエネルギーの大小について、分子を人間にたとえて話をしてみます。
気体は分子が自由に動き回れる状態です。人間ならば、大きな広場で好き勝手な方向に走り回っている状態です。
液体では分子は束縛されていますが、ある程度は動き回ることができます。人間ならば、人ゴミのなかで歩いている状態でしょうか。人ごみの中ではそれなりに動けますが、流れに逆らうのは大変ですし歩道以外を歩くことはできません。
固体では分子の位置が固定され小さな振動しかできません。人間ならば、学校で机に座って授業を受けている状態でしょうか。机から離れることはできませんが、ある程度の動きなら先生にしかられない限り可能です。
このように考えると、エネルギーが一番大きいのは走り回っている=気体、次に液体、固体と想像できるでしょう。


前回、水を沸騰させる際に全ての水が沸騰するまで水は100℃のままなのは、加えている熱が蒸発の為のエネルギーに使われていると説明しました。気体・液体・固体のもつエネルギーの大小を踏まえて水の沸騰について考えると、気体は液体よりも自由に動き回れる=気体は液体よりも大きなエネルギーをもつので、水が水蒸気になるにはその足りないエネルギーを得る必要があります。ガスコンロで水を沸騰させる場合は、ガスの熱エネルギーがそのエネルギーですが、打ち水の場合はそれでは足りないので回りからそのエネルギーを気化熱として奪います。

逆に液体が固体になる場合では、固体は液体よりも自由に動き回ることができません。つまり、固体は液体よりも小さなエネルギーをしか持たないということです。固体から液体になる場合には、エネルギーが余ってしまいますので、それを周りに熱として放出する必要があります。つまり、これがエコパックカイロが温まる理屈です。


結論として、エコパックカイロは
1. 中身の液体は過冷却状態にある
2. 過冷却状態に金属板で刺激を与えて固体にする
3. 液体から固体になる際に熱を発する
という手順でカイロとして働くのですが、「3. 液体から固体になる際に熱を発する」のは、液体と固体では液体の方がエネルギーが高いので、固体になるために余剰のエネルギーを熱として放出しているということです。


ちなみに、これらを大学生の回答とした場合はレベルが低いので多分単位はきません(一年生なら問題ないでしょうが)。2年生以上ではエントロピーとか自由エネルギーなどに言及して答えましょう>しぶくん

じゃあ、なんで酢酸ナトリウムは過冷却しやすいの?と話は続くのですが、もう無理かな。
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by sukura_shinya | 2005-03-03 17:42 | 実験
エコパックカイロの原理を簡単にに引き続き。

前回は水をゆっくりと冷やすと0度未満になっても凍らずに水のままで存在する過冷却という現象が起きることを説明しました。

過冷却は水に限らず、液体(気体)を冷やしていく時に、固体(液体)になるべき温度以下になっても固化(液化)しない現象、もしくは状態を言います。実は、飛行機雲もこの過冷却によって生じるのですが今回は割愛。
また、この過冷却状態の液体(気体)に振動や小さな結晶をいれると瞬く間に固化(液化)が起きます。

エコパックカイロの中身の液体は室温では固体になるべき温度なのですが固化せずに液体のまま、つまり過冷却の状態にあります。この過冷却状態の液体に金属板で刺激を与えると中身が固化するのです。
では、なぜ液体から固体になると熱を発生するのでしょうか?実はココからの説明を簡単にしようと思うと結構難しいのです。


まずは、気体、液体、固体の復習については下記リンク先を参考にしてください。
ものの3つのすがた:固体⇔液体⇔気体の変化
1-1物質の三態

水を沸騰させると全ての水が沸騰するまで水は100℃のままです。どんなに熱を加えても水は100℃のままです。では、この熱は何に使われているのでしょうか?
答は、水が蒸発する為のエネルギーに使われているのです。これを蒸発熱あるいは気化熱とも言います。
気化熱は、注射の前にアルコールを湿らせた脱脂綿で消毒しますが、その消毒した部分がスーっと冷えた感じがしたり、打ち水をすると周りの温度が下がる時に体感することができます。これらは、液体が蒸発する際にエネルギーが必要なので周りの熱を奪い、周りの温度が下がるためです。
つまり、液体が蒸発すると周りの熱を奪う=周りの温度が下がるのです。
(水の沸騰では加熱に使われている熱を蒸発熱として奪うので温度が一定になっています)

では、逆に気体が液体になるときはどうでしょうか?
答は周りに必要ない熱を発する=周りの温度が上昇するのです。これは、液体と固体との関係でも同じで液体が固体になる際も、必要の無い熱を発するので周りの温度が上がるのです。

つまり、エコパックカイロは過冷却状態の液体に金属板で刺激を与えると中身が固化する際に発生する熱を利用したカイロということです。

ならば、どうして液体から固体になるときに熱の出入りがあるのでしょうか?
とドンドン突き詰めていくのが科学の面白いところです。
2回で終わらせるつもりだったんですが、3回目へと続くかも。
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by sukura_shinya | 2005-03-02 15:35 | 実験
休むに似たり:エコパックカイロの仕組み
Grebe’s soup nesting style - エコパックカイロ

上記blogさんからトラックバックを頂きましたが、仕組みがチンプンカンプンということなので、より簡単に説明したいと思います。
エコパックカイロは過冷却という性質をつかっているので、先ずは過冷却についての説明を。

小学生か中学生かは忘れましたが、理科の「物質の三態(固体、液体、気体)」の単元で氷を暖めながら、あるいは水を冷やしながら温度をグラフにプロットするという実験があったと思います(教育課程で異なるかもしれませんが・・・)。
この実験で上手にゆっくりと水を冷やしていくと下記のようなグラフができます。

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水を冷やしていくと、0度以上では水ですが0度になると水が氷になり、全ての水が氷になるまでどんなに冷やしても0度のままです。水が全て凍ると、また温度が下がり始めます。
水は0度で氷になるのですが、水をゆっくりと振動を与えないように冷やしていくと零下なのに水が氷にならず水のままという現象を観察することができます。これがグラフの赤い矢印の過冷却状態です。
この過冷却状態で振動を与えたり、小さな氷を入れると一瞬にして水が氷になります。これはエコパックカイロで中の金属板をパチンとした後に中の液体が固体になる現象と同じです。

過冷却の実験の動画は授業の道具箱で見ることができます。

どうして、熱が出るのかは次回。
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by sukura_shinya | 2005-03-01 19:29 | 実験
酢酸ナトリウムを注文し届いたので早速カイロ作りに挑戦。

三水和物が安定な過冷却状態を作ることから水とモル比で1:3と混合することにしました。
酢酸ナトリムの分子量が82.03で、水は18なので酢酸ナトリム4.2 gとして 2.7 g(約3 mL)と調製してみました。
80度で湯煎してしばらく放置し、室温まで下がってから衝撃を与えると見事に結晶化し温かくなりました。
実験成功です!
ただし、一度結晶化したものを湯煎しても過冷却が起きないので何度も使えないのですけども・・・。これについては、酢酸ナトリウムの量が少ないのか、カイロのように密封したほうが良いのか原因は分かりません。

ポイントとしては、冷やす時には衝撃を与えない、溶けないからと言って水を入れすぎないという事でしょうか。酢酸ナトリウムは薬局でも900円売っているそうなので、試してみたい方は是非。
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by sukura_shinya | 2005-02-10 15:24 | 実験
先日のエコパックカイロですけども、中身が酢酸ナトリウムと水だけというお手軽なものなので研究室で実験してみました!

さっそく酢酸ナトリムが無いし。しょうがないので酢酸カリウムで代用。分子量やイオン半径が違うでしょうが、ほとんど同じはずというわけでさっそく水に溶かしてみたんですが、全然結晶化しません!
どれくらいで結晶化するのかな?というわけで冷凍庫に入れてみましたが結晶化す気配すらない。しょうがないので最終手段の液体窒素で徐々に冷やしてみたら結晶化したんですが、かなり冷やさないと粘土も高くならないし結晶化しないようです。

何でだろう?というわけで酢酸カリウムでgoogle検索してみると
クライオテックE36 酢酸カリウム データーシート
にて「凍結防止特性は最高。」とか書かれます。しかも「華氏-20度(セ氏-29度)でも性能を発揮」とも!つまり非常に優れた凍結防止剤なので室温程度で結晶化するわけないですよ。
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by sukura_shinya | 2005-01-21 18:29 | 実験