＜山﨑賞＞
１０ ポップコーン 大ばく発

１ 動機 ぼくの家では、ポップコーンをよく食べる。父が言った。
「ポップコーンって何でできていると思う？」「知ってるよ。トウモロコシでしょ。
」ぼくは、得意そうに言った。父にポップコーンのもとを見せてもらった。ひからびたトウモロコシだった。ポップコーンとは似ていない。ひからびたトウモロコシが、なぜこんな形になるのか、とても不思議だった。ぼくは、ポップコーンの仕組みを調べてみたくなった。
２ 目的① コーンがはぜる時の様子を観察し、はぜる仕組みをさぐる。
② いろいろな条件を与え、はぜ方のちがいを調べる。
③ コーンがはぜるわけを考える。
④ 身の回りに同じような仕組みはないか調べる。
３ 方法・内容⑴ はぜる仕組みをさぐる。
ア はぜるしゅん間の観察（写真１）

コーン１粒をなべに入れ火にかけ見ていると、突然、ポンッといってふくらんだ。コーンがうら返ったような気がした。
イ はぜる時間を計る
コーンは、火にかけてから３０～１３０秒ぐらいの間に全部はぜることが分かった。たった２分の間に、コーンの中で何が起きているのだろう。
ウ はぜる前と後の重さを量る（写真２）

火にかける前のアルミパックは、８６ｇ、ふくらんだ後は、８２ｇ。４ｇも減った。どこへ消えたのだろう。
エ はぜる前の後のかさを比べる。
５０㏄のコーンは、８５０㏄のかさに変化した。体積が１７倍になったことになる。
オ はぜる前と後の形を比べる
はぜる前のコーンは、かなづちでたたいても割れないほどかたい。はぜる前のコーンの中は、黄色。はぜると白くなる。
ぼくは、この観察を通して、コーンがふくらむわけを、次の３つにしぼって予想した。
予想Ａ コーンの中身は、熱でふくらむ性質があるため、ふくらんだ。
予想Ｂ コーンの中にふくまれる空気が、あたためられて、ふくらんだ。
予想Ｃ コーンの中に、熱でふくらむ何か（空気以外）が入っているので、ふくらんだ。
⑵ 条件を変えてはぜ方のちがいを調べる
ア コーンをくだいて火にかける「コーンの中身がふくらむ（予想Ａ）」のなら、コーンをくだいても、ふくらむはずだ。
しかし、くだいたコーンは全くふくらまなかった。
イ 穴を開けたコーン

きりを使って穴を開けた。黄色い部分は、キリがささらないほどかたいが、根元の白い部分は、やわらかく、しっとりしている。この白い部分に穴を開けて火にかけた。はぜなかったのは３０粒中５粒だけだった。
ウ 大きな穴を開けたコーン
白い部分をほじりだすようにして、大きな穴を開けた。火にかけると、３０粒中１２粒がはぜなかった。これらのことから、コーン自体がふくらむわけではないことが分かった。コーンの中は、空気が含まれていそうもなかったことと、しっとりしていたことから、ふくらむわけは予想Ｃで、正体は、水なのではないだろうか。そこで、空気と水は、あたたまると、どのくらいふくらむのかを調べてみた。
エ 空気と水のふくらみ方のちがいポリ袋に、空気と水を、それぞれ１㏄ずつ入れ、袋の口をしばって、電子レンジにかけた。
空気は、３分あたためてもほとんどふくらまなかったのに、水は、３０秒で、袋がぱんぱんになった。袋の中で、水がふっとうし、水蒸気にな（写真３）（写真４）ってふくらんでいるのが分かった。
この威力があれば、コーンの固いからも、割れるのではないかと思った。
オ 水につけたコーン
コーンをふくらめた正体が水だとしたら、コーンを水にひたしたらもっとふくらむのではないか。コーンを１時間水につけ、火にかけた。結果は、ほとんどふくらまなかった。コー
ンの黄色い部分が、かたくかわいていることも、はぜることに関係しているのではないか。
カ スイートコーンでポップコーンを作る
インターネットでポップコーンの形を調べると、コーンには、いろいろな種類がある。ポップコーンは、「ばくれつ種」と言って、周りがかたい特別な種類だった。周りのやわらかいスイートコーンを乾かし、ポップコーンと同じ方法で火にかけた。結果は、やはりふくらまなかった。
⑶ ポップコーンがはぜるわけを考える。
観察や実験の結果、ポップコーンがふくらむわけを、次のように予想した。
① コーンを火にかけると、白い部分にふくまれていた水があたためられて水蒸気になり、ふくらんでいく。
② コーンの周りの黄色い部分はかたく水蒸気を閉じ込めるが、しだいに熱と蒸気でやわらかくなっていく。
③ 中の蒸気が、どんどんふくれ、たえられなくなった時、かたい皮が破れる。
④ コーンは、爆発したように裏返ってはじける。
⑤ 水蒸気は、湯気となって出てくる。
この予想が、正しいかどうか、本やインターネットで調べた。すると、「コーンの中の水分が水蒸気になることと、閉じ込められ水蒸気がふくらむことで、中の圧力が大きくなる」とあった。圧力が大きくなると、中の温度が上がるそうだ。また、「液体の水が気体の水蒸気になると、体積は１０００倍以上になる」「水蒸気がコーンの種をやぶって外に飛び出す」と書いてあった。これは、ちょうど、圧力鍋の仕組みににているそうだ。さらに、ポップコーンがはじける瞬間の写真があった。これは、コーンの中で、水蒸気爆発がおきているからだ。水蒸気爆発は、ふつう、火山で地下水がふっとうし、蒸気圧で大地が吹き飛ばされることだ。
ポップコーンが水蒸気爆発を起こしているなんて、びっくりだ。

⑷ 身の周りの同じような現象をさぐる
ア 身の周りの水蒸気爆発① 天ぷらなべに水てきを落とした時、バチッと飛び散る現象
熱した天ぷら油に、水てきを落とすと、バチッと飛び散る。これも水蒸気爆発だった。
② ニューヨークで起きたスチームシステムの爆発事故
２００７年７月２２日、ニューヨークで、地下のスチームシステムに地下水が流れ込み、大爆発になった。これも水蒸気爆発だ。
イ いろいろな穀物で調べる① 大豆・黒豆・小豆・ごま
ポップコーンのようにはふくらまなかった。皮がうすいため、すぐに破れ、水蒸気爆発にならない。水分の量も足りないのかもしれない。
② ひえ・あわ・米
皮のかたいひえ・あわ・もみがらつき米は、ポップコーンのようになる。ひえやあわは、ミニチュアのポップコーンのようで面白かった。
ウ ポン菓子ポン菓子も同じ仕組みだが。皮のない米がなぜふくらむのか。その仕組みはこうだ。巨大な圧力がまを使い、温度を上げながら、中の圧力をあげていく。１２分ほどそのままにして、かまのふたをちょっと開ける。すると、ドカーンと大きな音がして、水蒸気が立ち上る。かまの中でふくらんだ水蒸気が一気に外に出て、水蒸気爆発を起こしたのだ。
４ 研究の結果
ア ポップコーンのふくらむわけは、水蒸気爆発によるものだった。証拠は、次のようである。
① コーンの中には、水分がある。
コーンがはぜるとき、なべから湯気が上がっていることや、はぜる前と後とで、コーンの重さが減っていること、そして、コーンの中心にある白い部分がしっとりしてやわらかいことなどから、結論付けられる。
② コーンの中では、圧力が大きくなっている。
・コーンの中の水が水蒸気になり、体積が１６００倍にもなる。コーンの外側はかなりかたいため、ふくらんだ水蒸気は外に出ることができない。だから、コーンの中の圧力は大きくなる。圧力なべのようになって、温度も上がっている。
・コーンをくだいたり、穴をあけたり、水につけたり、スイートコーンで試したりしたが、どれも、水分がとじこめられず、かん単に外に出てしまうために、爆発しない。
③ 爆発時には、すごい力がかかっている、かなづちでたたいてもわれないコーンがわれたことや、一瞬で内側が外にひっくり返っていることなどから、爆発にはすごい力がかかっていることが分かる。
イ 水蒸気爆発は、身近にある。
・火山 ・天ぷらなべの水てき ・ニューヨークで起きたスチームシステムの爆発事故
ウ 水蒸気爆発でふくらむ穀物もある。
・皮のかたい、ひえ・あわや、もみがらのついた米・人工的に水蒸気爆発で作ったポン菓子
ぼくは、この研究のために、毎日ポップコーンを作って食べた。食べながら、はぜる時の様子を考えたり、水蒸気爆発について考えたりした。考えながら食べるといっそうおいしい。ポップコーンが大好きになった。