中学受験ドクター　自由が丘校では、教室にあるホワイトボードに、
毎週４教科の問題を掲載させて頂いております。

 

3/15(木)に掲載した理科の問題は次の通りです。

 

 

　　【問　　　題】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

無重力の宇宙ステーションなどの中で、ろうそくをもやすと炎の形は
どのようになるでしょうか。下記のア～エの中から選びなさい。
空気は十分にあるとします。[類・浅野]

　　【解答・解説】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

3/22(木)に解答を発表予定ですが、ホワイトボードではなかなか詳しい
説明ができませんので、「奮闘記」にて解説を行います。お手数ですが、
プリントアウトして活用して頂けたらと思います。

 

　　　　★～地球上でろうそくをもやすと、
　　　　　　　　　　　　どうして、たてに長い炎になるのか

無重力の場所を考える前に、地球上では、ろうそくの炎はどうして、たてに
長細い形になるのか、考えてみます。

まず、確認したいことは、

　　　重力がある場所では、重いものは下に下がり、軽いものは上に上がる

ということす。

 

たとえば、コップに水と油をまぜて置いておくと、水は下に、油は上に
分かれます。これは、油は水に溶けることができず、油は水より軽いからです。

これを頭に入れておき、地球上で(つまり、重力のある場所で)ろうそくを
もやすと、どうして炎がたてに長細い形になるか、を考えていきましょう。

下図のようにろうそくが燃えると、温められた空気は周りの空気より
軽くなるので、上に上がります。すると、下のほうから酸素を
多く含んだ空気が入ってきます。

 

 

このように空気が下から上に流れるように移動してゆきます。

これを

　　　　　　空気の対流

と言います。

この空気の対流によって、二酸化炭素を多く含んだ空気が上に上がり
(上昇気流といいます)、酸素を多く含んだ空気が入ってくるので、
ろうそくはもえ続けることができます。

また、この上昇気流によってろうそくの炎は、たてに長細い形になるのです。

 

　　　　★～無重力の場所でろうそくをもやすとどうなるのか

空気の対流は、地球に重力があるために起こります。無重力の場所では、
上下の違いもなく、軽いものが上に、重いものが下に分かれることは
ありません。

このため、無重力の場所では、空気の対流がおきません。つまり上昇気流が
起きないので、ろうそくの炎もそれにそって上に伸びなくなります。

無重力の場所でろうそくを燃やすと

　　　　　　ろうそくの炎はまるくなる

のです。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　答え　イ

 

★～無重力の場所でろうそくは燃え続けることができるのか

では、無重力の場所でろうそくは燃え続けることができるのでしょうか。

無重力の場所では空気の対流が起きません。ということは二酸化炭素を
多く含んだ空気が上に逃げずにろうそくの炎の周りにとどまってしまい、
酸素を多く含んだ空気が入ってきませんので

　　　　　　　燃え続けることができません。

このように、我々の身の回りにある現象は地球の重力が関係していることが
多いのです。

次回の問題は、自由が丘校で3/29(木)に出題、4/6(木)に解答、
ブログ「中学受験講師奮闘記」では4/5(水)に解説を掲載します。

お楽しみに！