back

ガリレオ温度計を作ろう

 温度計にはいろいろな種類があります。ガリレオ温度計というものを知っていますか?水の入った透明な筒の中にいくつかの浮沈子(自由に浮き沈みする小さな入れ物)が入っており、その浮沈子が浮いている数によって温度が分かるというちょっとふしぎな温度計です。温度によって浮き沈みする様子はちょっと神秘的です。原理は少し難しいですが、自分で作ることができます。さっそく作ってみましょう!

2、準備
 透明で大きな入れ物(大きなペットボトルでもよい)、化粧水などを入れる小さなビン、水、湯、氷、はし


(1)気泡がつきにくくするために、ビンをよく洗っておく。

※ビンはガラスの方が容積の変化が少なくてよい。
※ビンがガラスでない場合、ビンの中に水を全部入れても沈まない場合がある。そのときはワッシャ−などを入れて重さを調節する。
※写真の小ビンは、100円均一の店で手に入れた。
(2)大きな入れ物(写真では麦茶ポットを使用)の中に水を入れ、中の余分な空気を出すためにラップをかけ半日ほどそのままにしておく(水を一度沸騰させると中の余分な空気がなくなる)。
 
 小ビンに少しずつ水を出し入れし、ビンがペットボトルの中にちょうど浮くように調節する。水一滴でも変わってしまうので根気よく作業する(真ん中で止まって、しばらくするとゆっくりと浮いてくるぐらいがちょうどよい)。

※ビンに気泡がついたときは、はしを使って取り除く。
※最後の微調節では、泡一粒、水一滴の単位で浮き沈みが変わる。その度にふたを開け閉めしてやり直すことになる。根気よくやろう。
(3)入れ物の水を入れ替える。氷を入れ少し温度を下げた水を入れ、その温度で調節したビンを作る。
 再び水を入れ替える。今度は湯を少し入れ温度を少し上げた状態で同じようにビンを作る。手間はかかるがいろいろな温度で調節したビンを作ると楽しい。
※微妙な温度差で浮き沈みが変わってくる場合があるので、同じ温度でたくさんの浮沈子を作っても、変化がでて楽しい。
(4)調節したビンを全部入れて、ふたをする。気泡は、はしなどで取り除く。
 上手にできると気温の変化によって浮いたり沈んだりする様子が観察できる。

どうして浮沈子が浮き沈みするのでしょうか?
 気温が変化するのに伴って水温も変化します。水の場合は4℃の時が一番密度が大きく、それより温度が上がると、少しずつ密度は小さくなっていきます。その中にあまり密度が変化しない物(浮沈子)を入れてちょうど浮くようにしておくと、わずかな水の密度の変化によって浮沈子が浮いたり沈んだりするわけです。温度が高くなるにしたがって浮沈子の浮力が小さくなり、沈んでいくことになるわけです。
 ちなみに、このガリレオ温度計はインテリアとして、3千円から2万円ぐらいで売られています。

back