研究紀要第11号　学習指導改善に関する研究 理科実験器具の作成 - 010/024page

8．気体分子運動モデル実験器

1．製作のねらい

　この装置は，鋼球が分子に相当すると想定し，気体の巨視的現象を分子の立場から考え，つぎの諸性質を実験する。
○　温度と質量が一定の時の圧力と体積の関係をしらべる。
○　温度と圧力が一定の時の質量と体積の関係をしらべる。
○　質量と圧力が一定の時の温度と体積の関係をしらべる。
○　ブラウン運動のモデル的観察をする。
　したがって，気体の状態変数と装置各部の対応を，つぎのように考えた。

・　気体の分子…鋼球
・　気体の質量…鋼球の数
・　気体の温度…ピストンの速度
・　気体の体積…フロート板とピストン間の距離・気体の圧カ…フロート全体の重さ

2．製作の方法

（1）　材料

乾電池（単1），電池ホルダー，磁石玉，1Pターミナル（小），ミノムシクリップ（小），ニューム管（口径2�o，長さ200�o），コルタ栓（口径26�o，長さ22�o），硬質ガラス管（口径30�o，長さ200�o），マブチモーター#56，ニクロム線（100W），台木（200�o×90�o×40�o），ベニヤ板（50�o×90�o×310�o〉，アルミ板（モーター受金1�o×30�o×150�o，1枚ガラス管受金 0．5�o×15�o×15�o2枚），ビニールテープ，ビス・ナット，釘，エンビ板（3�p×3�o×30�o，3枚），鋼球（直径2�o，100個），座金（5個），コード線（赤・青各150�o），発泡スチロール球（直径10�o，4個）

（2）　製作の手順

�@　フロートをつくる。
　エンビ板を模型用車輪の大きさにつくり，接着剤（V、Lボンド）をつけ，アルミニウム管をさしこむ。固定するまで絶対にうごかさない。
�A　ピストルと鋼球あつめをつくる。
　エンビ板を模型用車輪の大きさにつくり，針金（口径1．2�o，長さ150�o）の所定の長さに加工してさしこむ。
�B　受金をつくる。
　アルミ板を左右対になるようにおりまげてつくる。
（ガラス管受金：0．5�o×15�o×150�o…2枚　モーター受金：1�o×30�o×150�o…1枚）
�C　�@，�A，�Bを完成したら，装置の組み立てをする。（図1参照のこと）

（3）　製作上の留意点

�@　フロートの全重量と座金1個の重さが等しくなるようにつくる。
�A　ピストンがシリンダー（ガラス管）内で，円滑な往復運動ができるようにする。
�B　モーターに要する起電力は1．5ボルトでもよいが，もし，弱ければ3ボルトにしてもよい。
�C　ピストンの振動数を測定するにはストロボ装置を利用するとよい。