サイエンスショー「サイエンスショー「空気パワー空気パワー」
パワー」実施報告
小野昌弘
大阪市立科学館学芸課
概要
私たちが生きていくうえで欠かせない空気。その空気は１cm２あたり１kg の重さ＝圧力がかかっている。来館者にその力を実感してもらうサイエンスショーを行ったので、その内容について報告する。

１.はじめにた２ℓ のペットボトルが何本吊り下げられるかの空気は、地球の地表では１kgf/cm2 の圧力を及実験を行った。また、直径２０cm ほどもある巨ぼしている。これは、私たち人間のみならず、す大吸盤を使い人間がぶら下がれるようにもした。

べての物質に等しい力＝圧力が及ぼされていることを意味するが、実生活において、その空気の存（３）吸盤の実験２在を意識することは少ない。そこで、普段感じる先の実験で使用した小さな吸盤と下敷きを使用ことのない空気にどの程度の力があり、私たちのした実験。凹凸のない机の上に下敷きをおき、そ生活にどのような影響を及ぼしているのかを身近

こに吸盤を張り付けて、吸盤を真上に引っ張り上な道具を使用しながら来館者に実感または、理解げても下敷きが持ち上がらないことを確認した。

してもらうこととした。さらに、夏休み時期に実施するサイエンスショーということで、小さな子（４）フラスコの中で膨らむ風船供たちも多く見学するので、できるだけ見栄えの少量の水を入れた２ℓ の平底フラスコを電熱器する実験を取り上げ、ショーにできるだけ高い関にかけ、水と沸騰させることで内部の空気を追い心を持ってもらうようにも留意した。

出し、14 インチの風船でふたをすると、大気圧によって風船がフラスコの内部で膨らむ様子を確認

２.実験内容した。

（１）巨大風船のキャッチボール
直径１ｍにもなる風船を作り、その中に入って（５）空き缶つぶしいる空気の重さを実感してもらう実験。風船に入（４）と同じように 350～500ml のアルミ製空れる空気はブロアーを用いた。また、風船は何度き缶に少量の水を入れ、加熱沸騰させた後、水のも使用するため、口を紐で結び何回も使用できる入った容器の飲み口をつけると、一瞬のうちに缶ようにした。作った風船を客席に投げたり、見学がつぶれる様子を観察してもらった。

者の一人とキャッチボールをすることで、空気の重さを実感できるかどうか確認した。

（６）掃除機を使ったボーリングボールの吸引
ボーリングのボールとほぼ同じ直径で長さ１ｍ（２）吸盤の実験１のアクリルパイプの上部にふたをする。ふたの真吸盤は、空気の力でくっついていることを確認

ん中部分には、市販の掃除機のパイプを取り付けする実験。まず、真空鐘の中に吸盤を貼り付け、たものを用意する。ボーリングのボールが入れて空気を抜くことで吸盤が落下することを確認した。

あるアクリルパイプの下部は、空気が入り込むこ

また、アクリルの板に吸盤を張り付け、水を入れとができるように枠だけでできた台上にのせた。

その状態で掃除機のスイッチを入れるとアクリルそれ以前に、これほど大きな風船を見ることがパイプのボーリングのボールをはさんだ上下で空珍しいので、子どもや大人をはじめとても興味を気の圧力差が生じ、ボーリングのボールが持ち上持って見てくれた。
（写真２）がる。
（２）吸盤の実験１

３．解説

まず、真空鐘の解説から行った。真空鐘の内部（１）巨大風船のキャッチボール

は真空ポンプにより空気がなくなっていくことを本サイエンスショーの導入として行った実験だ

鐘の内部に風船を入れて解説した。その後、吸盤が、最初に小さな風船を膨らませ、その重さを感を鐘の内部に貼り付け、空気を抜いていくと貼りじるかどうかを来観者に尋ねた。その後に直径１付けた吸盤が落ちる様子を確認した。

ｍになる風船(写真１)を膨らませ、その重さを実さらに、その吸盤を板に張り付け、ペットボト感できるかどうか確認した。空気の標準状態でのルを吊り下げた(写真３)が約６～7 本重さにして密度を 1.29kg/m3 とする。風船の直径が 1m とす12～14kg まで吊り下げられることに見学者は驚るとその容積は約 0.52ｍ３となり、風船内部にはいていた。吸盤の大きさから計算すると理屈の上約 670ｇの空気が存在することになる。風船を触では 25kg まで荷重をかけてもはずれないが、実ったときの面圧ではなかなか重さを実感できない

際は前述したとおりである。

が、キャッチボールなどを行うと受け取ったときにある程度のショックを受けるなど、それなりに空気の存在を理解できるようである。

写真３
写真３.ペットボトルをペットボトルを吊り下げる
写真３では、吊り下げた板に吸盤を張り付け、ペ写真１
写真１.巨大風船

ットボトルを吊り下げているが、筆者は、アクリルの板を参加者に持たせて実験を行った。子どもの場合は、吸盤がはずれる前にその重さに耐えられないこともある。ただし、この場合は、突然吸盤が外れて、アクリル板を顔にぶつけるなど怪我に注意する必要がある。
（３）吸盤の実験２
今回の実験で使用した下敷きは B4 サイズであるので、約 450kg の重さの空気がのっている計算になる。机と下敷きの間には空気がないため、下

写真２
写真２.巨大風船の巨大風船の実験

敷きは空気の重さで押さえつけられていることになる。
そのため吸盤では持ち上げることができず、で缶がつぶれるため見学者には、強い印象を与え吸盤のみがはずれてしまうことになる。見学者にられたようである。水が吸い上がるより早く、大とっては、ただの下敷きが持ち上がらないことに気圧により缶がつぶれてしまうという点も興味深驚いていた。やり方によっては机が持ち上げるこい。ともできる。(写真４)３ℓ のアルミ缶も一瞬でつぶれてしまうので、事情が許せば今後、迫力のある大きなものを使って実験したい。
（６）掃除機を使ったボーリングボールの吸引
本実験の前に見学者にボーリングのボールの重さを実際に確認してもらいボールを吸い上げた。
（写真６）見学者の受ける印象はかなり強いものがあったようである。ボーリングのボールは円周が 27 インチと規格が決まっており、直径にすると約 22cm になる。用意したアクリルのパイプは、ほぼボーリングのボールと内径が同じものである。

写真４
写真４.吸盤で吸盤で下敷きを下敷きを持きを持ち上げる

若干ボールとパイプの間に隙間があったため、幅5cm ほどのセロテープを巻きパイプとの隙間を（４）フラスコの中で膨らむ風船

うめた。

沸騰したお湯を捨てて、風船でふたをすると、掃除機は約 0.1hPa で空気を吸い続けている。

フラスコ内の水蒸気が水に戻り内部の気圧が下がつまり掃除機を動かし続けていると常に大気圧よるため、空気が流入し風船が内部に膨らむ。このり約 0.1 気圧ほど低い状態を作り出せることにな

際風船の大きさは 14 インチのものが適当のようる。この力は、面積に比例するので面積を広げれである。また、風船の取り付けをまっすぐにしなば、それに比例し大気圧に押される力も強くなる。

いと風船は内部に入りきらず、途中で風船が割れてしまうことになる。
（５）空き缶つぶし缶がつぶれるのは、（４）と同じ原理である。一瞬

写真 5.フラスコ
5.フラスコのフラスコの内部で内部で膨らむ風船
らむ風船

写真 6.掃除機
6.掃除機で掃除機でボールをボールを持ち上げるそのため、理屈の上ではこのアクリルパイプを

特に今回はボーリングのボールを掃除機を使っ使用すると約 38kg のものまで吸い上げることがて浮かせたが、実際に子供らにボールを持たせ、できる。実験で使用したボーリングのボールは 12

重たいものを確認させることで、目の前で重たいポンド≒5.4kg なので押し上げる力の 14％でしかものがどこにでもある掃除機で浮くという点が強ない。そのため、ボールは何のストレスもなく上いインパクトを与えたようである。

昇していく。要は、ボーリングのボールとアクリ

理屈の上では、人間も持ち上げることができる。
これは、予備実験段階でも成功しているし、その後、その道具を改良したものも用意したが今回の実験の中では、時間的に余裕がなかったのでお蔵入りとなってしまった。機会があれば掃除機で人間を持ち上げる実験も披露していきたい。
また、今回のサイエンスショーからは、展示物「空気パワー」(別掲：展示製作「空気パワー」「おしりの形」について参照)と売店での商品「フラスコの中の風船」を作ることができた。ショーのみならず、関連するテーマを別な形で展開できたもことは、今回のサイエンスショーの大きな収穫である。

写真 7.浮7.浮かぶボーリング
かぶボーリングのボーリングのボール

参考文献
ルパイプ、パイプの上部と天板、掃除機のパイプと天板のそれぞれの隙間をなくせば、ボールの上下で大気圧の差が生じボールがあがるのである。
見学者には、ボールが浮かぶ様子を「掃除機が吸い上げている」とみなす人が多かったようだが、現場での解説では、ボールをはさんだ上下の大気圧差で持ち上げられているということを強調した。

４.まとめ
今回のサイエンスショーでは非常に身近である大気圧を取り上げたが、見学者の意識の中には、大気圧の存在はあまり身近ではないようである。
そんな中でも実験内容は、興味深かったようで、そこから大気圧(空気)の存在や、その事象についての類推をしてもらえるように解説を行った。
空気に関するサイエンスショーは、これまでも大気圧や流体といった取り上げ方で何度か実施しているが、見えないものを取り扱う割りには、どちらも現象的には見学者の興味を引くものが多い。
今回取り上げた実験は、見学者の関心を容易につかむことができるものだったので、その意味ではショーとしては成功だったようである。

・斎藤吉彦「大阪市科学館研究報告誌第８号 p71～75」 大阪市立科学館(1998)