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疑問氷解

コップに水を入れて、しばらく放っておくと、コップの内側にたくさん気泡が付くのはなぜですか。

気泡のでるしくみ

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圧力低下あつりょくていか水温上昇すいおんじょうしょう 気体溶きたいとけにくく

 Q コップにみずれて、しばらくほうっておくと、コップの内側うちがわにたくさん気泡きほうくのはなぜですか。(神奈川県鎌倉市かながわけんかまくらししょう6)

 A よくかける現象げんしょうですが、説明せつめいするには分子ぶんし(その物質ぶっしつ性質せいしつった最小さいしょうつぶ)のレベルで解説かいせつする必要ひつようがあります。武庫川女子大学付属中学むこがわじょしだいがくふぞくちゅうがく高校こうこうなが理科りかおしえていた芝崎真光しばさきまさみつさんにおしえてもらいました。

    ◇ ◆

 一般いっぱんみず空気くうきなどの気体きたいけるとき、ける気体きたいりょうは、つぎふたつのことにおおきく影響えいきょうけます。

 ひとは、みずせっする気体きたい圧力あつりょくです。せっする気体きたい圧力あつりょくたかいほど、その気体きたいみずけやすく、圧力あつりょくひくいほど、けにくいのです。気体きたい圧力あつりょくたかいということは、水面すいめんにぶつかる気体きたい分子ぶんしかずおおいので、結果けっかとして、水中すいちゅう気体きたい分子ぶんしかずおおくなるのです。

 ふたは、気体きたいかすみず温度おんどおおきく影響えいきょうします。みずける気体きたいりょうは、温度おんどひくいほどたくさんみ、温度おんどたかいほどけるりょうすくなくなります。

 なぜでしょう。物質ぶっしつは、固体こたい液体えきたい気体きたいへとすすむにしたがいエネルギーをおおちます。たとえば、水分子みずぶんしどうしが結合けつごうしているこおり固体こたい)はねっせられるとねつエネルギーをて、そのエネルギーを使つかって水分子みずぶんし運動うんどうはじめ、自由じゆううご流動性りゅうどうせいのあるみず液体えきたい)になります。液体えきたいみずはさらにねっせられると、より活発かっぱつうご水蒸気すいじょうき気体きたい)となるのです。

 砂糖さとうなどの固体こたいみずけるときには、みず温度おんどたかいほど砂糖分子さとうぶんしどうしの結合けつごうはずれやすくなり、みずけやすく(じりやすく)なるのです。

 一方いっぽう酸素さんそ窒素ちっそなどの気体きたいは、その分子一ぶんしひとひとつがバラバラになっていて、非常ひじょう活発かっぱつうごいています。そんな気体きたいは、エネルギーをうばわれるほうみずけます。つまり気体きたいは、エネルギーのすくない、温度おんどひくみずけやすくなるのです。固体こたいけるときと気体きたいけるときの一般的いっぱんてきちがいはっておくとよいですね。

 これらの理由りゆうから、とおいところや、たかいところまではこぶために加圧かあつされ、地中ちちゅう水道管すいどうかんとおってきた温度おんどひく水道水すいどうすいには、比較的多ひかくてきおおくの気体きたいんでいます。

 そして、このみずがコップにくまれて時間じかんがたつと、水道管内すいどうかんないよりもずっとひく圧力あつりょくのもとにおかれるうえに、みず温度おんど室温しつおんにまであたためられます。結果けっかとして、けていた空気くうきけきれなくなって、気体きたいとなっててくるのです。

 このとき、この気体分子きたいぶんし表面張力ひょうめんちょうりょくによりまるくなりちいさなあわとなります。そのりょうすくないので、本当ほんとうちいさなあわになります。あわはコップの内壁ないへきえないきずなどをかくにしてあつまるので、内壁ないへきにくっつくのです。もちろん、あわおおきくなると、あわみずからける浮力ふりょくほうが、あわ内壁ないへきとの引力いんりょくよりおおきくなるため、水面すいめんかってかびがるのです。

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