(57)【要約】【目的】私達の身の回りに存在する物質を構成する分子がいかに非常に小さなものからできているかの分子の大きさの目視確認用理科実験器を得る。固定座１の上部表面に密閉空間２を作り、その内部においてヒーター等の熱源により高分子袋体５内に入れた試料６に温度を加えることで気体に昇華させ、その気化ガスが上記袋体５から抜け出て密閉空間２に入った後に冷却しその外周の容器の内部面に付着した結晶１１を外部から目視にて確認できるようにする。【選択図】　　　　図２
0003098659.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
固定座（１）を備え、この固定座（１）の上部表面に密閉空間（２）を作るために上記固定座（１）に透明状の蓋体（３）を着脱自在に装着できるようにし、上記固定座（１）の上部表面の中央部に後記する試料置き座（７）を配置するための台座（１３）を形成し、当該台座（１３）の下部位置にヒーター等の熱源（４）を装備し、直眼視できぬくらいの微細孔を有する高分子袋体（５）内に、ある温度を加えたときに気体に昇華し易い試料（６）を入れた試料置き座（７）を密閉し、上記袋体（５）内の試料（６）を入れた試料置き座（７）を上記台座（１３）上に配置した状態で、上記固定座（１）に蓋体（３）を装着して該蓋体（３）と固定座（１）の上部表面間に密閉空間（２）を形成し、上記熱源（４）からの熱を上記試料（６）に加えることで、上記袋体（５）内で昇華した気化ガスが当該袋体（５）から抜け出て密閉空間（２）に入った後に冷却し上記蓋体（３）の内部面に付着した結晶（１１）を上記蓋体（３）の外部から目視にて確認できるようにしたことを特徴とする分子の大きさの目視確認用理科実験器。
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この考案は、私達の身の回りに存在する物質を構成する分子がいかに非常に小さなものからできているかを非常に簡単な実験器材にて実験でき、しかもそのことを目視できるようにすることで、分子に対する考え方を、例えば中学校の生徒などに実習を通じて非常に分かり易く理解させるための分子の大きさの目視確認用理科実験器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物理や化学の世界では、直接、目視できぬものについてはなつかぬ者が多く、また非常に理解しにくく、中学や高校の生徒の中でこの種の学科を苦手にしている者は多い。
特に昨今の授業形態は、土曜日が休講になってきたため、理科実験の時間を充分に取れず、ますます得体の知れないものと感ずる者にとっては苦手な学科の一つとして捕らえる者も増えている。
こうした苦手意識を省いていく方法の１つは、なんといっても手軽且つ容易に行えて、誰もが成る程と思えるような理解の得られる実験過程を通して、本来ならば苦手と思えるような理解を深めていくのが最善である。
【０００３】
物理や化学の知識は、これからの日本の創造性を伴った多くの新しい技術者を養育していく上で重要な課題でもある。
しかるに授業時間が少なくなってきた今日の中学や高校の学校教育では、なかなか物理や化学の実験時間を多く取れなくなってきているか、全く取れなくなっているのが現状である。
【０００４】
その上更に、教科書を作成する人々の多くは、非常に優秀な人々が多く、理論的な方向に赴いた図による実験方法を推奨するのみで、実際に手軽且つ容易に生徒達が行え、且つ理解できる理科実験用の器具をあまり提供してきていない。
【０００５】
一方で、中学校の生徒達の知識は、各種のメディアを通じて非常に高くなってきているのも事実で、例えばサリンによる毒ガス事件などでも「非常に細かなガスが人体に影響を及ぼすほど危険」等といったことも熟知している。
しかし、そうした現実とは大きく離れている問題に関しては、漠然とした知識で、難しい原理によるものだとの思い込みから、それ以上の知識の原理を考えようとしない者も多いのが現状である。実際は、もっと身近に存在するテーマにも係わらずに。
【０００６】
参考までに、物質が以下に小さな粒子からできているかについて中学校の生徒達にも理解し易いテーマが、平成１４年５月１１日付け読売新聞の朝刊にて、「防虫剤が室内の空気汚染」という記事で、紹介されていた。
【０００７】
この記事では、中学校の生徒にも良く知られている衣類の防虫剤が室内の空気汚染に繋がっているという内容である。
記事では、『衣類の防虫剤に含まれる化学物質パラジクロロベンゼンが、室内空気を汚す主な原因となっている。・・・バラジクロロベンゼンは、衣類の防虫剤やトイレの消臭剤として広く使われている。しかし、動物実験の結果、肝機能障害などの影響が指摘されているほか、微量の化学物質にも過敏に反応してのどや目の痛みなど様々な体の不調を引き起こす「ショックハウス症候群」の原因になるとされている。このために厚生労働省は・・・ショックハウス症候群の原因とされる化学物質のうち、指針値を越えていたのは、ホルムアルデヒドが２戸、トルエンが３戸など。パラジクロロベンゼンが１５戸は、際立って多かった。・・・』と紹介され、衣類の防虫剤に含まれる化学物質パラジクロロベンゼンが発生するきわめて微細な分子ガスも我々の身近な社会でも大きな問題になっていることを、改めて認識させてくれた。
【０００８】
こうしたことは、中学校の生徒達にも毒ガス以上に理解し易いことであり、その本質は毒ガスと同じことであることを理解させるに有用な事象である。
【０００９】
こうした理解というものは、前述したように生徒達が容易に組立でき、しかも実験時間を多く割くことのできない時間の合間にでも簡単に行えて、分子という目に見えないものを生徒達が実感をもってイメージ化できる理科実験器具を通して行うのが一番の理解の早道である。
【００１０】
こうした考えから、考案者は、先に教育者の立場から、上記した新聞記事の発表よりも以前に１９９７年の第４４回千葉県教職員自作教具展において、「物質はいかに小さい粒からできているか」という内容で、図５に示す目視にて確認容易且つ簡単に実験できる理科実験方法を提案して優秀賞を受けたので、先ずこれについて以下に簡単に説明する。
【００１１】
この理科実験方法は、安価で、極めて容易に行えるようにすることを目的としていたため、準備する素材は、理化学実験室に備えている透明ガラスからできたビーカー８、家庭にあるシート状の微細多孔質孔を有するシール材９、たとえば商品名「サランラップ」、そしてスーパーマーケットなどにて容易に入手できる透明な高分子のポリエチレンあるいはビニルでできた袋体５（以下、袋と記す）、更には試料６’としての家庭にあるか極めて容易に入手できる防虫剤として知られるパラジクロロベンゼン（Ｐ−ジクロロベンゼン）を液体にしたものを用意するのみで簡単に実験できる。
【００１２】
この実験方法について以下に説明すると、図５に示すように中学校の理科実験室には当然備えているビーカー８に、スーパーマーケットなどにて容易に入手できる透明なポリエチレンあるいはビニルでできた高分子の袋５に、予め防虫剤として知られるＰ−ジクロロベンゼンを液体にした試料６’を底部に適宜量沈ませておく。
該底部に適宜量液体にした試料６’を有する袋５の開口端部をビーカー８の開口端部に導き、ビーカー８の開口端部に固定する。
同時にシール材９にてビーカー８の開口端部を塞ぎ、上記袋５の開口端部をビーカー８の開口端部に固定することで、袋５の開口端を閉じ、袋５の底部部分とビーカー８の間に密閉空間１０を形成する。
【００１３】
わずかこれだれけの器材などで、「物資はいかに小さな粒からできているか」の実験を安価且つ容易に実験でき、分子というものをイメージ化できる。
なぜならば、容易に入手できる一見直眼視では孔が開いていないように見えるスーパーマーケットなどにて容易に入手できるセロハン、ポリエチレンあるいはビニルでできた袋５にも実質的には、超微細な多孔質の孔が開いていて極めて小さな分子が当該超微細な多孔質の孔を流通することが極めて容易且つ簡単に理解できるからである。
【００１４】
この方法によると、液化されたパラジクロロベンゼン（Ｐ−ジクロロベンゼン）なる試料６’が浸透膜を構成する袋５の微細多孔質を介して気化ガスとなって当該袋５を浸透していき、袋５の底部部分とビーカー８の間に形成した上記密閉空間１０内に浸透していく。
【００１５】
上記密閉空間１０内に浸透していったＰ−ジクロロベンゼン試料６’が気化し、極めて微細な高分子ガスになり、自然冷却した後、上記密閉空間１０内のビーカー８の内面に結晶１１として付着する。
【００１６】
この透明なビーカー８の内面に付着した結晶１１を実質結果物としてその外部から直眼視できる。
このようにすることで、液状になっていたＰ−ジクロロベンゼン試料６’が昇華気化して浸透膜を構成する袋５の微細多孔質を介して当該袋５を浸透、上記密閉空間１０内に浸透していくことが容易に理解できる。
即ち、物質を構成する分子がいかに小さなものであるかが目視にて確認できる。
【００１７】
以上の実験方法は、極めて容易且つ安価に実行できる有効な方法である。
このため、上記したように作具展にて優秀賞を得たが、このときの審査評としては、「分子が小さいことを理解させるためにポリエチレンの袋にあいた微視的な穴に注目させたところに工夫のあとが見られる。」なる評価であった。
【００１８】
しかしながら以上の実験方法は、中学生の理科実験用に実用化するためには、幾つかの解決しなければならない課題を含んでいる。
まず第１に入手容易な防虫剤として使用されているパラジクロロベンゼンを液状にした試料６’を用いなければならないことである。パラジクロロベンゼンは、上記したように毒性を伴う。
従って、固形物でできたパラジクロロベンゼンを液化するときに発生するガスが、さほどたいしたことがないとしても生徒達の健康を考慮すれば、この実験方法は最適とはいえない。
【００１９】
第２に液化した試料６’が昇華気化するのに時間がかかり過ぎることである。
実験方法に、時間がかかり過ぎると与えられた少ない理科実験の時間内に結果がでないので、この実験を実践できないということになる。
【００２０】
第３に、液化した試料６’が昇華気化したものは、密閉空間１０に流れビーカー８の内面に結晶として付着するが、実際には、袋５とシール材９間に形成されている密閉空間１２内に試料６’の気化ガスが充満し、その密閉空間１２の内面の袋５やシール材９の内面にも試料６’の結晶が付着する。
更には、試料６’の気化ガスはシール材９をも通過し、その外部にまで漏洩する量も多い。その量は微量とはいえ、上記第１の問題点同様の欠点がある。
従って、多量の試料６’と多くの時間を必要としなければ、密閉空間１０のビーカー８の内面に目視するのに充分な結晶１２を付着できないし、安全面で最適とは言えない。
【００２１】
【考案の課題】
即ち、この考案の課題は、少量の試料でも、また試料が固体でも液体でも、更には半液状物質でも簡単且つ短時間に実験でき、極めて容易に身の回りに存在する物質が極めて小さなものからできているかを目視にて外部から確認できる安価且つ安全な理科実験器を得ることにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
かかる本考案の課題は、固定座１を備え、この固定座１の上部表面に密閉空間２を作るために上記固定座１に透明状の蓋体３を着脱自在に装着できるようにし、上記固定座１の上部表面の中央部に後記する試料置き座７を配置するための台座１３を形成し、当該台座１３の下部位置にヒーター等の熱源４を装備し、直眼視できぬくらいの微細孔を有する高分子袋体５内に、ある温度を加えたときに気体に昇華し易い試料６を入れた試料置き座７を密閉し、上記袋体５内の試料６を入れた試料置き座７を上記台座１３上に配置した状態で、上記固定座１に蓋体３を装着して該蓋体３と固定座１の上部表面間に密閉空間２を形成し、上記熱源４からの熱を上記試料６に加えることで、上記袋体５内で昇華した気化ガスが当該袋体５から抜け出て密閉空間２に入った後に冷却し上記蓋体３の内部面に付着した結晶１１を上記蓋体３の外部から目視にて確認できるようにしたことを特徴とする分子の大きさの目視確認用理科実験実験器を提供することによって達成できる。
【００２３】
【作用】
ポリの袋体５（以下、単に袋５と記す）内に入れられた試料置き座７内には、予め液体、半液状物質または固体でできた試料６が入れられてあり、しかも試料６は、昇華気化した場合に、その気体が、密閉空間２以外に漏れないようにしてある。従って、ポリの袋５内に入れられた試料置き座７を台座１に載せる。この状態で、外部の電源スイッチをＯＮすると予め制御された温度に熱源として用いたヒーター４が所定の温度に暖められる。ヒーター４の熱がポリの袋５、試料置き座７を介して試料６に伝わるので、試料６の昇華気化時間が促進される。
【００２４】
試料６は、昇華気化するとその分子はバラバラになり、１個ずつになるので、ポリの袋５の超微細な孔を介して密閉空間２内に入いる。蓋体３は、これを通して外部に気化ガスが逃げていかないようなものを用いているので、試料６の気化ガスは自然冷却することで、蓋体３の内面に結晶１１として付着する（尚、図２においては、結晶１１を大きなものに描いているが、これは説明の都合で、実際には非常に厚みの薄いものであることに留意されたい）。蓋体３は、透明体でできているので、この蓋体３の外部から目視にて当該結晶１１を容易に確認できる。すなわち、分子という目に見えないものを生徒達は容易にイメージ化できる。
【００２５】
【考案の実施の態様】
図１はこの考案の一実施例としての分子の大きさの目視確認用理科実験器の分解斜視図、図２は同分子の大きさの目視確認用理科実験器の縦断面図、図３は一例としての電気回路図である。以下、図１乃至図３を参照して実際に試作したこの考案の分子の大きさの目視確認用理科実験器の一実施例について説明する。尚、この実施例は、実際に試作した例を示すもので、この考案の技術的思想の範囲内にあればこの構造に限定されるものではない。
【００２６】
固定座１は、通常、理科実験室の実験台１４上に水平に置くようにするため、内部空洞部１５を有する透明な樹脂ででき、開口端部（図２における下の部分）に鍔１６を有する半円球体１７の円球部（図２における上の部分）を切断し、その切断部分に同じく図において上端開口部に鍔１９を形成し、内部空洞部１８を有する透明な樹脂でできた半円球体２０の円球部（図２において下の部分）を陥らせ、その互いの接合部を接着剤等にて固着するこで、その本体の外観部を形成している。
尚、この分子の大きさの目視確認用理科実験器における実施例として用いた半円球体２０に関しては、実験結果の精度向上のために、気体を通過させない程度の厚みを持った樹脂材で構成しているが、価格、構成の都合で容易ならば実験室に備えているガラス材で形成した器具を用いると都合良い。
しかし、電源コード２１等を、この実施例では都合良く処理できるようにするために樹脂材にて形成した半円球体２０を用いている。
【００２７】
半円球体２３は、後記する密閉空間２と内部空洞部１８とを遮断する目的で、円球部（図２において上端部分）を切断しており、開口端部に鍔２２を有する半円球体形状となっており、当該鍔２２の外周部を接着剤にて上記半円球体２０の内周部に固着している。半円球体２３は気体の分子を容易に通過させない程度の厚みを持った透明な樹脂材で構成している。
【００２８】
半円球体２３の切断した円球部分に、気体の分子を容易に通過させない程度の厚みを持った透明な樹脂でできた円筒体２４を挿入し、該円筒体２４の下端部を接着剤によって半円球体２０に接着しする。
上記円筒体２４の上部外周を半円球体２３の開口端部の内周部に、同じく接着剤によって接着することで、後記する密閉空間２、内部空洞部１８及び円筒体２４の内部空洞部２５とを気化ガスの流通防止のために隔離している。
【００２９】
上記円筒体２４の上部に、該円筒体２４の内周と略々一致する外周部を有するカップ形の台座置２６を固定し、後記する熱源４からの熱による悪い影響が台座置２６に与えられないようにするために台座置２６の上に絶縁板２７（図１では描いていない）を接着し、この絶縁板２７の上に後記する試料置き座７を配置するための台座１３を搭載できるようにしている。
【００３０】
瀬戸物などでできたカップ形の熱源収納体２８の内部には、一例としての熱源として用いたニクロム線を渦状に巻装して形成した熱源（ヒーター）４を配設し、電源電池３９（図３参照）を用いて１０Ｖ、１Ａで暖められるようになっており、ニクロム線の間には当該ヒーター４が設定以上の温度にならないようにするためのサーモスタット２９を配置している。上記ヒーター４を構成するニクロム線の両端子は、正負の電源コード２１に電気的に接続され、該電源コード２１は、上記熱源収納体２８、台座置２６、円筒体２４及び半円球体２０それぞれに形成した小さな透孔を介して外部に導かれ、電源電池３９側に電気的に接続されている。
【００３１】
熱源収納体２８の外周には、台座置２６及び円筒体２４にヒーター４による熱の悪い影響が与えられないようにするために絶縁体３０を巻装し、これらの上部に試料置き座７を設置するための絶縁体でできた台座１３を接着している。
【００３２】
試料置き座７は、外部からの観察ができるようにするためにガラス材でできたカップ形のシャーレを用いている。この試料置き座７の中にこの実験に用いるために容易に入手でき、実験し易い昇華気化時間の少ない固形物でできた、例えば、パラジクロロベンゼンやナフタリン等の試料６を入れる。
試料６としては、液体、半状液体であってもよいが、この実験では、実験のし易さなどを考慮して固形物を用い、しかもナフタリンが融点８０°Ｃ位なのに対して、パラジクロロベンゼンは融点が５４°Ｃ位なので、実際には試料として固形パラジクロロベンゼンを用いている。
【００３３】
試料６を入れた試料置き座７を高分子浸透膜を構成するポリエチレンやビニルでできた透明な袋体（以下、単に袋と記す）５（実際には、スーパーマーケットなどで入手の容易なポリ袋を用いている）の中に入れる。
袋５は、厚み０．００２ｍｍ程度のものも空気を通さないので、この程度の入手容易なものを用いれば良い。
半円球体２０には、その側面の密閉空間２側と連通する部分及び内部空洞部１８と連通する部分にポリの袋５を通すための透孔を形成してあり、それぞれの透孔には、袋５を通すための透孔を有するゴム材でできたパッキン３１、３２を装着している。
【００３４】
上記試料６を入れた試料置き座７を包んだ袋５は、その試料置き座７部分を台座１３の上に設置し、上記袋５の開口端部を捻じり細くして、パッキン３１の透孔を通して外部に導いた後、更に、パッキン３２の透孔を通して内部空洞部１８に導いている。
パッキン３１、３２の透孔それぞれにゴム材でできた止子３３、３４を挿入して袋５と当該透孔の空間部を閉じると共に袋５をその位置に固定している。
この袋５の先端開口部を半円球体２０のパッキン３１、３２の透孔を介して外部に導いた理由は、袋５の開口端部から外部の空気が密閉空間２内に逆流するのを防ぐためと同時に、試料６の昇華気化した気体が密閉空間２内に浸透放散する途中で袋５の開口端部から外部に放散されるのを防ぐためでもある。
【００３５】
蓋体３は、本来なら透明なガラス材でできたものを用いるのが最適であるが、この実施例では、半円球体２０と同様に透明な樹脂ででき、開口端部に鍔３５を有する半円球体からなるものを用いている。
上記試料６を入れた試料置き座７を包んだ袋５を、その試料置き座７部分を台座１３の上に設置し、上記のようにセットした後、鍔３５を半円球体２０の鍔１９に合わせ、固定座１を蓋体３で閉じることで密閉空間２を形成する。鍔１９と鍔３５をクリップ３６で複数箇所において挟み閉じることで、半円球体２０と蓋体３とを固着し、当該半円球体２０と蓋体３との互いの繋ぎ目から試料６の昇華気化した気体が外部へ逃げていくのをしっかりと防止している。
【００３６】
図３は、この実験の簡単な回路図で、電源スイッチ３７、タイマー３８、電源電池３９（１００Ｖを形成する）、サーモスタット２６及びヒーター４とで構成されている。電源スイッチ３７をオンし、タイマー３８にて実験時間をセットするとヒーター４はサーモスタット２６によって制御された温度に上昇する（サーモスタットの種類によっては若干の誤差が出るがこの程度の誤差は実験に支承ない）。
このことによりヒーター４が暖まるので、この熱が台座１３、袋５及び試料置き座７を介して試料６に与えられると当該試料６は短時間で昇華気化する。
【００３７】
試料６は、徐々に昇華気化していき、その分子はバラバラになり、１個ずつになるので、ポリの袋５の超微細な孔を介して密閉空間２内に入いる。蓋体３からは、これを通して外部に気化ガスが逃げていかないので、気化ガスは自然冷却し、蓋体３の内面に結晶として付着する。蓋体３は、透明体でできているので、この蓋体３の外部から目視にて当該結晶１１を容易に確認できる。
すなわち、この結晶１１によって分子という目に見えないものを生徒達は容易にイメージ化できる。
尚、図２の段階では、試料６は完全に昇華気化していない場合を描いているが、説明の都合上、結果物としての結晶１１を大きく描いている。また蓋体３半円球体２０等も厚みが薄いものにも係わらず、図の都合上、厚く描いている。
【００３８】
図４は別の実施例を説明するための雨滴貯蔵槽４０の縦断面図を示す。
この雨滴貯蔵槽４０は、固体の試料６に代えて液体、例えば、メタノール、エタノールや塩酸等の分子が小さく、沸点が小さな試料に用いると都合良いものとなっている。このような性質の試料の場合は、結晶１１ができる以前に一部が雨滴になって袋５の内面などから滑り落ちてくることもあり、この漏れ出た雨滴が外部に流れないようにするため、袋５の先端部を雨滴貯蔵槽４０に導いている。
【００３９】
このため、雨滴貯蔵槽４０は、図１及び図２の分子の大きさの目視確認用理科実験器を数回り小さくし形成した本体外観を成している。このため、雨滴貯蔵槽４０は、蓋体３を数回り小さく形成した蓋体４１、半円球体２０、１７を数回り小さく形成した半円球体４２、４３を用いて形成している。
すなわち、開口端部に鍔４４を有する半円球体４３の円球部を切断し、その切断部分に同じく図において上端開口部に鍔４５を有する透明な樹脂でできた半円球体４２の円球部を陥らせ、その互いの鍔４４と４５の接合部を接着剤等にて固着する。蓋体３を数回り小さく形成した透明な樹脂ででき、開口端部に鍔４６を有する半円球体からなる蓋体４１の当該鍔４６を上記鍔４５と接着剤を用いて固着することで密閉空間４７を有する雨滴貯蔵槽４０を形成する。
【００４０】
上記蓋体４１には、小さな透孔を形成し、その透孔に袋５を通すための透孔を有するゴム材でできたパッキン４８を装着している。袋５の先端部をパッキン４８の透孔を介して、密閉空間４７内に導くことで、袋５を伝わってきた雨滴を当該密閉空間４７内に収納できる。この雨滴貯蔵槽４０は非常に安価に形成できるので使い捨てにできる。
【００４１】
尚、上記における熱源については、製作性、コスト等を考慮して適宜最適なものを選択すればよいが、ここでは注目される新しい熱源としてペルチェ素子や不織布状のヒーターなどを用いるのもよいかも知れない。
【００４２】
特にペルチェ素子の場合には、板状となっており、一般市販のものは両面が絶縁体でできており、電源を投入すると一方の面を急速に熱くすることができ、他方の面を、急速に冷たくすることができるので実験用としては非常に安全且つ便利なものである。
【００４３】
何よりも、この平板状のペルチェ素子の場合には、例えば３端子切換スイッチを用いて電源極性を逆にするとその上面と下面の温度特性を逆にできる点が有利である。
使用例としてはペルチェ素子の上、下面に電気伝導体板を着けておき、その下面側には、電気伝導性の良いアルミニウム合金などでできたヒートシンクを取り付け、更に５乃至２４Ｖ程度の角型直流軸流ファンモータを取り着けて上記ヒートシンクに伝達されてきた冷または暖の熱を半円球体２０に形成しておいた図示しない透孔から逃すようにすると良い。
最初は、試料６を気化昇華させるためベルチェ素子の上面を暖め、試料６を気化昇華させる。この場合、ヒートシンクの方は冷たくなっているので、上記角型直流軸流ファンモータを回してその冷却を解除するようにさせる。
試料６が気化昇華して気体になった場合には、ペルチェ素子の電源極性を逆にしペルチェ素子の上面の絶縁体を急速する。このようにすると密閉空間２内の気体を急速に冷やせ、試料６が気化昇華して気体になったものを迅速に結晶化させることができ、実験時間の短縮化を図ることができる。
【００４４】
この実験器によれば、物質は状態変化するが、質量は保存されることが分かるので，種々の試みができる。
このことを、「ひえあわ」と「食塩」で実験してみたので、以下に示す。この実験の結果、教科書などを含めた専門家のデータと比較しても、この実験器を用いた方法によれば、実測値にかなり近い結果が表れているので、この実験器が実際の学習器として利用できることが判明している。
【００４５】
まず最初に、「ひえあわ」について説明すると、「ひえあわ」については、実際にノギスを用いて１０個ばかりその大きさを測定したところ、直径は約１．５ｍｍとなったので、この値を用いる。
【００４６】
「ひえあわ」の体積と、その隙間の体積に関しては、メスシリンダーの中に入れた「ひえあわ」の隙間に水を入れて測定していく。ここにおいて、直径Ａｃｍの円の体積と、１辺の長さがＡｃｍの体積は、これらをどんどん小さくしていけば、同じ体積になるものとする（実際には、計算などで確かめる）。
このような条件で、「ひえあわ」を分子のモデルとした場合、アボガドロ数をどのように表せるかについて説明する。
【００４７】
一般データから、「ひえあわ」の立方体を作り、その代表的なデータとして記すと、
６万（＝６×１０４）個のときの体積は、実測値によると、１辺の長さは、５．０９ｃｍで、質量は、１１２．３ｇでる。
【００４８】
ここでアボガドロ数（６×１０２３）個の、「ひえあわ」の粒を入れた体積を考えてみる。
この「ひえあわ」の粒の立方体それぞれの辺を２．１６倍とすると、このときの体積は、
（２．１６）３＝１０
で、１０倍になる。
【００４９】
上記から明らかなように、「ひえあわ」の粒が６万（＝６×１０４）個のときの立方体の１辺の長さは、５．０９ｃｍ
である。
【００５０】
従って、「ひえあわ」の粒が６０万（＝６×１０５）個のときの立方体の１辺の長さを、
（５．０９ｃｍ×２．１６）
としたときの立方体の体積は、
（５．０９ｃｍ×２．１６）３＝（１１ｃｍ）３
となる。
【００５１】
同様に、「ひえあわ」の粒が６００万（＝６×１０６）個のときの立方体の体積は、その１辺の長さを、
（５．０９ｃｍ×２．１６２）＝２３．８ｃｍ
としたとき、
（２３．８ｃｍ）３
と求めることができる。
【００５２】
以下、同じようにして求めていくと、１モル（アボガドロ数個）、即ち、（６×１０２３）個の場合の体積は、１辺の長さを、
（５．０９ｃｍ×２．１６１９）＝１１０ｋｍ
とすると、（１１０ｋｍ）３
と求めることができる。
【００５３】
すなわち、「ひえあわ」の粒の立方体の１辺の長さが、１１０ｋｍのものを作り、その体積全部に埋まるように「ひえあわ」の粒を入れると、その数が、１モル（アボガドロ数個）であることが理解できる。
【００５４】
次に食塩（ＮａＣｌ）の場合について説明していく。
一般市販の食塩は、１モルは、４８．５ｃｍ３（実測値）で、単結晶の場合の１．７３倍になっている。ここで述べる食塩（ＮａＣｌ）は、単結晶の場合の食塩とする。実際に単結晶の食塩を形成しないと、食塩の正確な密度を求めることができない。
【００５５】
まず食塩の単結晶を生成し、その密度ｘを求めると、次のように求めることができる。
１．０９ｃｍ３：１ｃｍ３＝２．２７ｇ：ｘｃｍ３
但し、１．０９ｃｍ３、２．２７ｇは、実測値
従って、食塩の密度ｘは、
ｘ＝２．２７／１．０９＝２．０８ｇ／ｃｍ３
【００５６】
次に、上記の密度ｘの比例計算で、食塩の単結晶の１モルの体積ｙを求めるには、
２．０８ｇ：５８．４４ｇ＝１ｃｍ３：ｙ
から、
ｙ＝５８．４４／２．０８ｃｍ３＝２８．１ｃｍ３
と、求めることができる。
【００５７】
次に食塩の単結晶の１モルの体積ｙから、これを立方体に形成した場合、
ｙ３＝２８．１ｃｍ３
その長さｚは、
ｚ＝３．０４ｃｍ
と判明する。
【００５８】
次に食塩の粒１個の体積を求める場合について説明する。
食塩１個の体積は、
２８．１ｃｍ３÷６×１０２３個＝４．６８×１０−２３ｃｍ３
であるから、食塩の粒１個の体積は、
0003098659.tif 000003
と、求めることができる。
【００５９】
以上のように、この実験器によれば、物質は状態変化するが、質量は保存されることなど、種々のことに応用できる。
【００６０】
【効果】
この考案の分子の大きさの目視確認用理科実験器によれば、少量の試料でも、また試料が固体でも液体でも、更には半液状物質でも簡単且つ短時間に実験でき、極めて容易に身の回りに存在する物質が極めて小さなものからできているかを目視にて外部から容易に確認できる安全な理科実験器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この考案の一実施例としての分子の大きさの目視確認用理科実験器の斜視図である。
【図２】同分子の大きさの目視確認用理科実験器の縦断面図である。
【図３】この考案に用いた一例としての電気回路図である。
【図４】他の実施例として用いた雨滴貯水槽の縦断面図である。
【図５】先に考案者が従来例として考案した分子の大きさの目視確認用理科実験器の説明図である。
【符号の説明】
１　　固定座
２　　密閉空間
３　　蓋体
４　　熱源（ヒーター）
５　　袋（袋体）
６、６’　試料
７　　試料置き座
８　　ビーカー
９　　シール材
１０　密閉空間
１１　結晶
１２　密閉空間
１３　台座
１４　実験台
１５　内部空洞部
１６　鍔
１７　半円球体
１８　内部空洞部
１９　鍔
２０　半円球体
２１　電源コード
２２　鍔
２３　半円球体
２４　円筒体
２５　内部空洞部
２６　台座置
２７　絶縁板
２８　熱源収納体
２９　サーモスタット
３０　絶縁体
３１、３２　パッキン
３３、３４　止子
３５　鍔
３６　クリップ
３７　電源スイッチ
３８　タイマー
３９　電源電池
４０　雨滴貯蔵槽
４１　蓋体
４２、４３　半円球体
４４、４５、４６　鍔
４７　密閉空間
４８　パッキン
【図１】
0003098659.tif 000004
【図２】
0003098659.tif 000005
【図３】
0003098659.tif 000006
【図４】
0003098659.tif 000007
【図５】
0003098659.tif 000008