身近な物で，空気の重さを量ろう

小学４年生に空のペットボトルを見せ，「この中には何も入ってないよね」と問うと，多くの子どもが「空気が満タン入ってる」と答えます。 ペットボトルを電子天秤の上にのせて，「この重さは，ペットボトルと中の空気の重さを合わせたものだね。」と問うと，「空気には重さがないから，これはペットボトルだけの重さだ。」と答える子どもがほとんどです。 重さが分からない場合，小さいものなら，手のひらに乗せておよその重さを予想するでしょう。空気の場合，そうしても，重さは全く感じません。だから，「空気には重さがない」と答える子どもが多いのも頷けます。 実は空気には重さがあって，私たちは，深い深い空気の海の底に住んでいる。その空気の重さを「大気圧」という。その「大気圧」がいろんな物を押さえつけているので，例えば，No.588の「ゴムピタ君」が持ち上げられなかったり，離れなかったりするんだよと，知らせたいと思います。 そこで，空気には重さがあるということを，目の前で体験的に理解させるための実験を開発しました。 普段は感じることのない空気の重さを，身近にあるもので量ってみましょう。 材料は，１.５L炭酸系ペットボトル（キャップ付き）２本，観賞魚用シリコンホースとジョイント，ダブルクリップ，水が2L入る容器，電子天秤，空気ポンプです。 ペットボトルのキャップに，ドリルで５mmの穴を開けます。これは，ホースよりも細い穴になります。 シリコンホースを，10cmほどにカットします。このとき，切り口が斜めになるようにカットすることがポイントです。 斜めカットした方を，外側からキャップの穴に通し，ラジオペンチなどで，無理矢理，内側に２〜３cmほど引き込みます。 この方法は「引きばめ」（名前があやあふや）と言って，これだけで，穴から気体や液体が漏れなくなる優れた技です。 チューブの反対側を折り曲げて，ダブルクリップでとめます。この状態で電子天秤に乗せ，風袋引き（ふうたいびき：０設定）して，準備OKです。 ダブルクリップを外し，ホースの反対側を，空気ポンプのアタッチメントに強くねじ込みます。 空気ポンプで，空気をペットボトルの中に押し込みます。１０回ぐらい押してください。 押し込んだ空気が漏れないよう，ホースを２つ折りにして，ダブルクリップで挟みます。 ホースを空気ポンプ（アタッチメント）から外し，電子天秤で重さを計ります。2.5gありました。 １Lのところにマジックで印をつけた，もう１本のペットボトルを水で満たします。水槽に逆さに入れます。 ホースに，45cmぐらいの延長ホースを，ジョイントでつなぎます。 チューブの端を，水入りペットボトルの口からに差し込みます。水上置換です。 ダブルクリップを外し，ポンプで詰め込んだ空気を，少しずつ水入りペットボトルの方に出していきます。 ちょうど１Lになったらストップです。 もう一度ダブルクリップで折り曲げたホースを挟み，ジョイントを外します。 電子天秤に乗せると1.4g 。2.5ー1.4＝1.1　 つまり，空気の重さは，１Lあたり1.1gという結果が出ました。 正しい計測値が約１.２９gなので，そこそこ良い結果が出たと言えるでしょう。 これまでは，空気には重さがあって，１Lあたり1.29gだという情報を見せるだけでした。 教師実験で十分だと思います。一人では手間がかかるので，子どもたちに手伝ってもらいましょう。 子どもたちの眼の前で演示し，数値の変化を見せることで，実感を伴った理解になると考えます。 準備が比較的簡単な実験なので，お勧めです。