2010-06-25[n年前へ]
■続々 水風船をライターの炎であぶると何が起こるか考える!? 
「水風船をライターの炎であぶると何が起こるか考える!?」「続 水風船をライターの炎であぶると何が起こるか考える!?」の続きです。
水で満たされている水風船がある。その水風船を下からライターの炎で火が広く当たるようにあぶってみることにする。ライターの炎で水風船を10秒あぶったとき、そのときどのような事態が起きているだろうか？60秒ならどうだろう？水風船の大きさや各種条件や、もちろん、実験をする「環境」をも色々な状況下で想像したときに、どのようなことが・どのように生じるか答えなさい。という問題が出され、それに対してシミュレーション技術に通じた講師陣が（何しろすでに7年連続で表計算ソフトを使った各種シミュレーション実習講習会を続けている方々ですから）、すぐさま手を動かし答えを出したと思いきや、その講師陣の一人がさらに手を動かして、
偶然、手元に水風船があったので、シミュレーション計算を信じてライターの炎であぶってみたら、20秒ほどで破裂してしまい、水浸しになりました… (泣)。部屋の中がずぶ濡れです…ひどい目に遭いましたorz。と、シミュレーション計算に反する実験結果を提出したのでした。
そこで、「燃焼反応が起きているときに、伝熱問題として解けるのか？」とか「熱伝達だけでなく、輻射熱も考えなければいけないかもしれない」とか、「高温微小粒子がゴム表面に接触したかもしれない」「昇温で加硫が進み変性しているかもしれない」とか、ケンケンガクガクとさまざまな可能性が提出され、口から唾が飛び、灰皿が飛び交う状態になったのです。
どうやら、材料状態や実験過程に依存するところも多そうだ、と思えてきたので、私も（100円ショップで必要な材料を買い）追試実験をしてみることにしました。その実験の様子を撮影したのが、下に張り付けた動画になります。夜の林の中で炎を灯し、その上に綺麗に透けて見える風船をかかげてみたので、ただただ眺めるだけでも面白く幻想的な映像になっていると思います。（もちろん、口だけで何かの可能性を言う人はひとりもおらず、みな数字を挙げつつ定量的な話をしているわけです。
私が行ってみた実験では、風船が割れることはありませんでした。炎を華やかに大きく広げるパーティーキャンドルで水が入った風船を炙（あぶ）り続けたり、ライターで延々と水風船の下を熱し続けたのですが、水風船は割れず、また、水風船の下を触ってみても、40度にも達していないような感じでした。
ただし、炎で炙（あぶ）り始めてから10秒後には、風船から水がにじみ始め、15秒後には風船にピンホールが空いたようで、水がその穴から飛び出し始めました。…とはいえ、風船が割れることはありませんでした。…ということは、材料の均質性の原因か、風船ゴム内に生じた気泡の原因か、けれど、応力集中で割れなかったことを考えると、他の考え忘れている要因に影響されているような…とまだまだ完全に理解するためには奥が深そうです。
もうひとつ面白かったのは、パーティーキャンドルで風船を炙（あぶ）っていたときには、風船は綺麗なままでしたが、ライターで炙（あぶ）ったときには、風船の下側に煤（スス）がみるみるまに広がり付着していったことでした。ライターではガスを完全に燃焼させることができていないようです。
さて、水風船を火であぶってみても、材料次第・条件次第でさまざまな現象が起きるようです。20秒ほどで風船が割れるときもあれば、何分も割れない場合もある。…ものごとは簡単にふつうの言葉で説明できるほど単純ではありませんし、かといって、正確に説明しきろうとしたら、もしかしたら、その説明を最後まで読んでくれる人はいないかもしれません。けれど、何はともあれ、手を動かし計算をしたり、手を動かして実験をしたりするその過程はとてもスリリングで楽しいものです。…というわけで、まだこのシリーズ（も）まだまだ続きます。（＞＞「水風船をライターの炎であぶると何が起こるか考える!? 第4回」を読む）
2010-06-26[n年前へ]
■水風船をライターの炎であぶると何が起こるか考える!? 第4回
「続々 水風船をライターの炎であぶると何が起こるか考える!?」の続きです。実験に使った水を入れた風船を観察してみることにしました。風船の中に水が満ちていた時にはわかりませんでしたが、水がある程度抜けたときのようすを撮影してみたのが下の写真です。写真を眺めてみると、火に炙（あぶ）られていた部分が何だか伸びていることがわかります。横から見ると、その部分がプックリ膨らんだ姿になってしまっています。
ということは、炎にあたっていた部分は、（実験している時にはわかりませんでしたが）熱せられる間に厚みが変わっていたようです。また、ススがついていない部分がヒトデのような形になっていますが、その（ススがついていない）ヒドデ模様の先端がピンホールになっていることが多いようにも見えます。ただし、これはそういう印象を受けるというだけで、確かではありません。応力集中し、薄くなっている部分に高温の微粒子か何かが付着して、ピンホールが生じたのでしょうか…？
実験に使ったゴムは保存してありますから、顕微鏡で観察してみたり、ススの付着状況を観察したり、ススの付着状況とピンホールの位置関係など、証拠品をもとに「どんなことが起きているのか・どんなことが起きる可能性があるのか」について、まだまだ色々と確かめてみたり・その過程を考えてみたりしたい、と思います。
」など。