４月９日から NHK Eテレではじまった新番組
観察から仮説を立てて実験し考察するという
科学の考え方を学ぶ事が目的
今回の話で気になったのは
考える練習の「２本のローソク」
「２本のローソク」ではビーカーの中に長さの異なる火をつけたロウソクを入れた場合に
長い方と短い方どちらが先に消えるか、同時にに消えるかという問題
番組を見ながら立てた仮説
○仮説
火が燃えるには酸素が必要
ビーカーで閉じた空間では酸素が限られる
酸素が燃えると二酸化炭素になる
二酸化炭素は酸素よりも重い
【仮説１】下に二酸化炭素が溜まるので短いロウソクから消える
そして、番組の最後で実験があります
実験
長い方のロウソクが先に消えて、しばらくしてから短い方のロウソクが消える。
考察
さて、仮説と実験の結果が異なったので考察してみる
仮説で考えた項目は誤っていないか、何か不足している要素は無いかを考える。
番組の最後で「二酸化炭素は酸素より重いですが…」と言っていたのでそこに着目
まず、二酸化炭素はCO2、酸素はO2、Cの分二酸化炭素の方が重い事は間違いなさそうだが
ここで気体の重さについて考えてみる
空気の重さを１としたとき、酸素の重さは1.1、二酸化炭素の重さは1.5
この重さは０度、１気圧の場合
燃焼した後の気体はどうなっているのだろう？
ロウソクの温度分布を見ると外側は900度前後の温度になっている
ということは、燃焼後の気体もそれに近い温度だと推測できる
気体の温度が上がるとどうなるのだろう？
シャルルの法則によると
「温度が一度上昇するごとに1/273.15ずつ一定で膨張する」
酸素の温度を20度と仮定して、燃焼後の二酸化炭素の温度を900度とすると
0度の気体の量を1とした場合のそれぞれの温度での気体量は
20度 1 + (1/273×20) = 1.073
900度 1 + (1/273×900) = 4.296
900度になると約４倍に膨張している事になる。
その場合、比重はどうなるだろう
20度の酸素
1.1/1.073 ＝ 1.248
20度の二酸化炭素
1.5/1.073 ＝ 1.6095
圧倒的に900度の二酸化炭素の方が軽い
細かく比較してみると
20度の酸素と130度の二酸化炭素の比重が同じ位だった
このことから重さの比較としては以下の様に考えられる
20度の二酸化炭素（1.6095） ＞ 20度の酸素（1.248）
900度の二酸化炭素（0.349） ＜ 20度の酸素（1.248）
結論
900度の二酸化炭素の方が20度の酸素よりも軽くなるため、燃焼直後の二酸化炭素（約900度）は上に酸素（20度）は下にいく。その結果、長いロウソクの方が周りを先に二酸化炭素で囲まれて、燃焼できなくなる。
