水だけで水中火山を作るおもしろい実験

ベイキングソーダと酢で火山を作る実験はよくありますが、ここでは、水だけで火山を作るというとてもおもしろい実験を紹介します。

火山は、地上だけでなく、水中、つまり海の中でも噴火しています。水の中で水が噴出するなんて、一体どのようになっているのでしょうか?

実は、それには水の温度が関係しています。これは、ただ温度を変えるだけで、水の中で水が浮かんだり、沈んだりすることができるというおもしろい観察ができる実験です。

材料

  • 水(熱湯、氷水、室温)
  • 食品着色剤

実験のやり方

  1. 水をしばらく部屋に出して室温にしておきます。
  2. 透明のプラスチックカップ(使い捨てカップ)に、室温の水を入れます。
  3. このカップに入るサイズの小さな(透明)容器を用意し、割りばしや棒を1本つけて(輪ゴムを巻き付けて固定し)取手にします。
  4. 熱湯を用意し、その中に赤色の食品着色剤を入れて、赤い湯を作ります。
  5. 先ほどの小さな容器の棒の部分を手に持って、赤い湯を容器の上に隙間ができないようにいっぱいまですくいます。すくったら、傾かないように注意しながらまっすぐ、室温の水が入ったカップに入れます。
  6. ここからは、何が起こるのかをしっかりと観察してみてください(動画3分40秒から)。

実験結果

熱い湯は、全て水の上側に移動していきます。

熱は水の分子活動を活発にするため、温められた水分子は動きが速くなます。その結果、分子間の隙間が開いて密度が小さくなり、その分軽くなるので、上に移動していくからです。

このとき、湯は上に移動してたまっていますが、その後は、時間の経過に伴って温度が下がり、コップの水の温度が均等になるので、全体が赤い色になります。

それでは、熱湯ではなく、冷水を入れた場合はどうなるのでしょうか?

氷で冷やした水に青い食品着色剤を入れて青い水を作り、同じように実験してみましょう。

結果を観察すると、青い水は、室温の水に入れても全く動く様子はなく、小さな容器に入ったままでした。

なぜなら、冷水は、室温の水よりも密度が大きい(高い)ので下に移動する(沈む)からです。