一般小学生
まとめ
- フラスコ内の空気や水蒸気が熱によって膨張し、下にある液体の表面を押し下げる力のこと。
- 水が液体から気体（水蒸気）へ状態変化する際の劇的な体積増加が、液体を外部へ押し出す主因となる。
- 温度変化による物質の体積変化や、対照実験を通じた因果関係の考察に用いられる概念。
解説
物質は温度が上昇すると体積が膨張する性質を持っています。丸底フラスコに少量の水を入れて加熱する実験では、内部の空気と、水が蒸発して生じた水蒸気が熱によって膨張します。特に水が水蒸気に変化すると、その体積は約1700倍にまで急激に膨張します。
この膨張した気体がフラスコ内の限られた空間で逃げ場を失い、残っている水の表面を強く押し下げます。この力が「水面を押す力」であり、この圧力によって水はガラス管などを通じて上方へ勢いよく噴き出します。空気のみの膨張に比べ、水蒸気の発生を伴う膨張の方が圧倒的に大きな力を生み出すのが特徴です。
小学生のみなさんへ
丸底フラスコに少しだけ水を入れてお湯であたためると、中の水がストローのような管を通って、いきおいよく外へ噴き出すことがあります。これは、フラスコの中にある空気や水蒸気が、熱によって大きくなって（膨張して）、下にある水の表面をギュッと押し下げるからです。
特に、水が蒸発して水蒸気になると、体積はもとの1700倍という、おどろくほど大きなサイズにふくらみます。この急激な変化によって生まれる「水面を押す力」はとても強く、空気がふくらむ力よりもずっと強力に水を押し出すのです。
ルラスタコラム
地面から熱いお湯が空高く噴き出す「間欠泉（かんけつせん）」も、この水面を押す力と同じような仕組みで起こっています。地下深くで熱せられた水が水蒸気になり、その大きな力でお湯を地上まで押し上げているのです。
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