実験動画 | 液体が一瞬で容器に充填される原理

真空は、空気中の分子の数を減らすことで生まれる空気の状態です。真空状態だからこそ可能になるテクノロジーもたくさんありますが、真空状態を作り出す過程、また真空状態から戻す過程を利用している技術もあるのをご存知でしょうか。

たとえば、お弁当やお寿司でよく見かける、赤いフタが特徴のタレ瓶やしょう油入れ。
あの小さな容器に液体を充填する時に、真空と気圧の仕組みを利用しています。

その原理が、この動画。真空デシケーターの中で何が起きているのか、詳しくご説明します。

1. 空気がぬけると気圧が下がる。気圧が下がると...？

図に散在している赤い点は空気の粒、つまり気体分子を表しています。
気体分子がたくさんあると気圧は高く、少ないと気圧が低い状態です。

真空ポンプと繋がった真空デシケーターの中には、水を張った器、その中にコップが伏せて置かれています。
この状態では、デシケーターの中もコップの中も同じ気圧です。

さて、ここで真空デシケーターの中の空気を抜くと、気体分子が減って、デシケーターの中の気圧が下がります。

気体は、気圧の高いところから低いところへ移動する性質があるので、コップの中の空気も、気圧が高いままではいられません。

コップの中の空気は、すき間から水を通って外に逃げ出すので、ぶくぶくと気泡が現れます。そしてコップの中の気圧も下がります。

ちなみに、真空状態になると低い温度でも水が沸騰するのは有名ですが、これは沸騰とは異なります。

2. 抜いた空気を戻すと...？

真空デシケーターの中に空気をもどすと、気体分子が増えて、真空デシケーターの中の気圧が高くなります。

この時、コップの中の気圧は、まだ低いままです。

真空デシケーターの中の空気は、気圧が高いので、気圧が低いコップの中に向かって移動しようとして水面を押します。
すると、コップの中は気圧が低いので、水を一緒に吸い上げてしまいます。だから、水がコップの中に入っていくのです。

この原理を利用しているのが、タレ瓶としょう油入れです。あれほど小さな容器にどのように液体を入れていたか不思議ではありませんでしたか？

この原理を用いると、一度にたくさんの容器に、一瞬でタレやしょう油を入れることができます。

3. 実験で使用した機器

• 真空デシケーター VDE-3
• ダイアフラム型真空ポンプ DAU-20