高い温度と低い温度の特徴と種類とは?

炎の温度

気体が燃えて光と熱とを出しているところを炎といいます。

ろうそくの炎は、ろうが蒸発して気体になったものが燃えているのです。
アルコールランプの炎も、ア儿コ一の蒸気が燃えているのです。

炎の温度はたいへん高く、1000℃以上ありますから
高い温度がほしいときには、ガスとかアルコールランプなどの炎を使うと便利です。

炎の温度は、炎の部分によって違っています。
空気をよく入れて燃やすと内炎と外炎という2つの部分からできていることがわかります。

内側の青く透き通っている部分を内炎と言い、この部分の温度は500℃くらいです。
また、外側の少し赤い部分が外炎で、この少し上の温度は、ふつう1500℃くらいあります。

また、実験室で使うブンゼンバーナーで充分空気を吹き込むと1800℃くらいになります。

電気炉

電気を使うと、わりあいたやすく高い温度をつくることができます。
電気を使う炉を、電気炉と言います。

かんたんな電気炉は、ニクロム線を使ったもので1000℃くらいの温度が出せます。
もっと高い温度を出すには、アークを使います。

炭素棒を1本くっつけて電流を流し、2本の棒のあいだを少し離すと
炭素棒のはしとはしとのあいだは高い温度になりまぶしく輝きます。

これをアークと言い、4000℃くらいにもなります。

太陽炉

虫眼鏡を使うと、黒い物を焼くことができます。
これをもっと大がかりにしたのが太陽炉です。

凹面鏡を使い長陽光線か2点に集めると、3000℃くらいの高温を得ることができます。




氷の温度

夏暑いとき、私たちは、氷水を飲んで、暑さを我慢します。
また、氷のように冷たいという言葉があるように私たちの日常生活では
氷が冷たいものの代表になっています。

氷は外から熱しても、溶けて水になっていくだけで0℃以上にはならず
同じ冷たさを保っています。

氷の温度は、氷が溶けてしまうまでかわらないので
このことを利用して温度計の1つ基準としています。

0℃以下の氷

氷の温度はいつも0℃とはかぎりません。
0℃以下になることもあります。

たとえば、気温が零下9℃ならその空気にさらされている
氷の温度もやはり零下9℃になっています。

寒剤

氷よりも冷たい温度が必要なとき
たとえば、アイスクリームをつくるときなどには寒剤というものを使います。

氷で物を冷やしたのでは0℃以下には下がりませんが
氷に寒剤をまぜて使うと温度は、0℃よりずっと低くなります。

ふつう使われる寒剤は、氷と塩をまぜたもので
氷が溶けて塩水をつくるときに温度が下がります。



実験1

15グラム・30グラム・50グラムの塩と
それぞれに、細かく砕いた氷100グラムを入れた大きめのビーカー3つを用意します。

それぞれのビーカーに、用意した塩を別々に入れ
よくかきまぜておいてから、温度計をさしこみ、温度を測ります。

① 15グラムの塩をまぜたビーカーの温度は、零下17℃くらい

② 30グラムの塩をまぜたビーカーの温度は、零下20℃くらい

③ 50グラムの塩をまぜたビーカーの温度は、零下20でくらいになるでしょう。

ときどき、ビーカーの中をかきまぜながらそのままにしておくと
氷はだんだん溶けていって、ほぼ一時間後には、氷はほとんど溶けてしまいます。
このときの温度は、①は、零下3℃くらい、②と③は零下8でくらいです。

この実験で塩の量が少なすぎると
温度はあまり下がりませんが反対に多いほど下がるのでもないことがわかるでしょう。

氷と塩を3対1の割合でまぜると、零下21℃まで温度を下げることができます。

実験2

あまり細かく砕かない氷100グラムをビーカーに入れ
塩を30グラムくわえて、よくかきまぜます。

氷が溶けてきて、温度計のもと(球部)が塩水につかるようになってから
温度を測ってみましょう。

すると温度は、零下13℃くらいになり塩の一部は
氷と別になって、硬く固まっているでしょう。

1時間くらい経つと、氷の7、80パーセントくらいは溶け
塩水が増えてきて、温度は、零下10℃くらいになるでしょう。

この塩水を捨てて塩をくわえると、また1、2度くらいは、温度が下がるでしょう。

実験1にくらべて、実験2では温度の下がり方が少ないのは
氷のかたまりを使つたので、氷と塩とがふれあう面積が少なかったためです。

つまり、氷が塩によって溶けるために温度が下がるのですから
氷と塩とがふれあう面積がせまいと、氷のとけ方が少なく
そのため温度があまり下がらなくなるのです。

そのかわりに、かたまりの大きい氷を使うと
長い時間、零下10℃くらいの温度を保つことができます。

ドライアイス

二酸化炭素を、長さ1メートを直径20センチくらいの鉄の筒(ボンベ)に
高い圧力でつめこむと液体になります。

この液体を、ボンベの口から急に噴き出させると二酸化炭素は冷えて
雪のような白い粉になります。

この粉はとても冷たく、零下80℃ぐらいになります。
この粉がドライアイスで、これを硬く固めたものが売られています。

アイスクリームを買うと、このドライアイスのかたまりをはこの中に入れ
アイスクリームが溶けないようにしてくれます。

氷は、溶けと水になりますが、ドライアイスは気体の二酸化炭素にもどるので
ぬらさずに、乾いたままで、物を冷やすことができます。

実験

醤油を入れた小さなビーカーを大きなビーカーに入れ
ドライアイスを詰め、きれで包んででおくと、かちかちに凍った醤油ができます。

氷で凍らない醤油でも、ドライアイスなら凍ることがわかります。







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