少量の水を入れたアルミニウムの空き缶を加熱し、口から水蒸気がさかんに出てきたとこ…
少量の水を入れたアルミニウムの空き缶を加熱し、口から水蒸気がさかんに出てきたところで火を止め、すぐに口をゴム栓でふさいで水をかけて冷やしたところ、缶が大きくつぶれた。この理由として最も適切なものはどれか。
- ⑴ ゴム栓でふさいだあとも中の水蒸気が外へもれ続け、缶の壁が外向きに引かれたためゴム栓でふさいだので、気体は外へもれ出ていません。
- ⑵ 缶の金属が冷やされて縮み、その縮む力によって缶の形が変わったため金属の縮みでは、これほど大きくつぶれることはありません。
- ⑶ 缶の外側にふれた水が缶の表面をおし、大気圧よりも強い力ではたらいたためかけた水の重さは、大気圧に比べてごくわずかです。
- ⑷ 中の空気が冷やされて体積が小さくなり、缶の壁を内側へ引きこんだため缶がつぶれたのは、外側からはたらく大気圧におされたためです。
- ⑸ 中の水蒸気が水にもどって缶の内側の圧力が下がり、外からの大気圧におされたため内側の圧力が下がると、外からの大気圧のほうが大きくなります。
- ⑹ 缶の内側にできた真空が、缶の壁を内向きに強く引きよせたため圧力が下がった空間が物を引きよせるわけではありません。缶は外側からの大気圧におされてつぶれます。
解説
正解は⑸です。加熱によって缶の中は水蒸気で満たされ、もとの空気は追い出されています。ここで口をふさいで冷やすと、内部の水蒸気が水にもどります。水蒸気が水になると体積は非常に小さくなるので、缶の内側の圧力が大きく下がります。その結果、外側からはたらく大気圧のほうが大きくなり、缶はその差の分だけおされてつぶれます。大気圧が非常に大きな力であることが分かる実験です。
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