液体窒素の実験

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著者: Louise Ward
作成日: 4 2月 2021
更新日: 22 11月 2024
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ミニミニサイエンスショーvol.17『液体窒素 第1弾』
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液体窒素は、科学的原理を実証する上で大きな価値があります。非常に寒く、慎重な取り扱いが必要ですが、LN2は安価で、毒性がなく、化学的に不活性です。気温は196℃(華氏320度)未満であるため、通常の室温では達成できない方法で現象を示すことができます。液体窒素は、科学デモにセンス、楽しさ、ドラマを追加します。

取り扱い上の注意

液体窒素の主な危険は極寒です。 LN2に直接さらされる身体部分は、すぐに負傷する可能性があります。これは、液体窒素で冷却された物体に触れる場合にも当てはまります。 LN2を使用するときは、常に安全ゴーグルと極低温手袋を着用してください。通常のゴム手袋は凍結して割れます。極低温デュワーまたは他の承認された容器からのみLN2を分注し、発泡スチロールのボウルと箱を使用してデモ用オブジェクトを保持します。 LN2は大量の窒素ガスに沸騰することに注意してください。毒性はありませんが、酸素を置換するため、十分に換気された環境でデモを行ってください。

収縮バルーン

「収縮バルーン」実験は、温度、体積、圧力に関連する理想ガスの法則を実証しています。パーティーバルーンを爆破し、端を縛ります。約200〜300 mLの液体窒素を小さな発泡スチロールのピクニッククーラーに注ぎます。 LN2にバルーンを慎重に置き、液体と接触するようにします。数秒後、バルーンは収縮します。バルーンを取り外して、ウォームアップします。それはそれ自体を再膨張させます。 LN2はバルーン内の空気を液化し、その圧力と体積を大幅に減らします。温めると、液体が蒸発し、内部の圧力が回復します。

リードベル

室温では、鉛は非常に柔らかい金属です。 etで打たれると、鉛で作られたデモンストレーションベルが鈍い「サンク」になります。発泡スチロール容器に約半分のLN2を加え、ベルを液体に入れて数分間冷やします。ベルを取り外し、液体窒素が滴り落ちるのを待ちます。再びベルを打つと、それは明るく鳴ります。低温は鉛原子の熱振動を減らし、金属をより硬くします。

凍結防止凍結

正しい比率で水に加えられると、自動車の不凍液は摂氏マイナス55度(華氏マイナス67度)という低い温度で固体になります。これはほとんどの車が冬を乗り切るのに十分ですが、液体窒素は非常に寒いため、凍結防止固体を凍結します。実証するために、水に対する不凍液の70/30混合物を作り、約150 mLを発泡スチロールのボウルに注ぎます。数百mLのLN2を追加し、1〜2分待ちます。不凍液はシロップ状の液体になり、凍結して結晶になります。数分後、LN2が蒸発し、不凍液混合物が温まり、再び液体になります。