沸騰石

一般小学生

まとめ

【定義】
加熱した液体が沸点に達した際、急激に沸騰する現象(突沸)を防止するために、あらかじめ液体中に入れておく多孔質の石や粒状の物質。

まとめ

沸騰石は、液体の内部から気化が始まる「沸騰」を安定させるために使用される。また、水は液体から固体になる際に体積が増加するという、他の物質とは異なる特異な性質を持っており、これが冬季の水道管破裂などの原因となる。

解説

液体を加熱し続けると、液体の表面から気化する「蒸発」だけでなく、液体の内部からも気化が起こる「沸騰」が始まる。水の場合、標準気圧下では約100℃で沸騰が起こり、この間は熱エネルギーが状態変化に費やされるため、温度は100℃で一定に保たれる。沸騰の際、液体が沸点を超えても沸騰せず、衝撃などが加わった瞬間に激しく沸き立つ「突沸」が起こることがある。沸騰石の表面にある微細な穴(多孔質)に含まれる空気が気泡の核となることで、穏やかな沸騰を促し、実験の安全性を高めるのである。
物質の状態変化に伴う体積変化について、多くの物質(例:ろう)は液体から固体になると体積が減少して中央がへこむような形状になるが、水は例外的に固体(氷)になると体積が増加する。この性質により、寒冷地では冬の夜間に水道管内の水が凍結・膨張して管が破裂するのを防ぐため、蛇口から少量の水を流し続けるといった対策が取られる。実験においては、温度計を用いた時間経過による温度上昇の記録や、曇り、あわ、湯気の発生といった各段階の観察が重要である。

小学生のみなさんへ

理科の実験で、フラスコの中の水を温めるときに入れる小さな石を「沸騰石(ふっとうせき)」といいます。これを入れると、お湯がいきなり「ぼこっ!」とはね上がるのを防ぐことができます。水は100度になると、表面だけでなく中からもあわが出て「沸騰」が始まります。
また、水には不思議な性質があります。ふつうの物は固まると小さくなりますが、水は氷になるとふくらんで大きくなります。冬の寒い日に水道管がわれてしまうことがあるのは、中の水が氷になって、パイプを中からおし広げてしまうからです。実験では、水がわき立つ様子や、温度が上がっていく様子をしっかり観察しましょう。

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