バーナー | アリエナイ理科ポータル https://www.cl20.jp/portal 薬理凶室 Wed, 07 Aug 2024 15:08:41 +0000 ja hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.9.7 https://www.cl20.jp/portal/wp-content/uploads/2018/11/cropped-favicon-32x32.png バーナー | アリエナイ理科ポータル https://www.cl20.jp/portal 32 32 【鉄を燃やす】スチールウールとライターだけで出来るド派手実験 https://www.cl20.jp/portal/steel-fire/ Thu, 11 Jun 2020 14:48:21 +0000 https://www.cl20.jp/portal/?p=6384 初出：2020/06/09　Vol.384　スチールウールとライターだけで出来るド派手実験
改稿：2024/08/08

くられ
くられ

本日は、お手軽ながらド派手に燃える実験をお送りする！

Joker
Joker

これは、スチールウールですか、先生。こう、鍋を磨いたりするのに使う奴。

くられ
くられ

うむ。鉄は普通にしてたら燃えない訳だが、表面積の多いスチールウールなら火が付くのでな。それを応用してやると・・・

POKA
POKA

はっはっは。こうやって火をつけて振り回してやると、一気に燃焼が進んで火花が飛び散るのである！　花火代わりには面白い実験だぞ！（ブンブン）

くられ
くられ

危なっ！　溶けた鉄が飛び散るから、一言声かけてからやってくれ！

Joker
Joker

ちょっ、こっちにも飛んできました！　あっつ！

POKA
POKA

はっはっは！　怪人なら多少の火の粉程度問題なかろう！　実際に実験する時は、周囲に可燃物がないかよくよく確認してから行うように！

火花飛び散る炎上実験！

今回は、スチールウールとライターで出来るド派手実験を紹介しましょう。

実験の内容としては「鉄の酸化」です。鉄は通常では燃えませんが、スチールウールに火を付けると燃えるのは知られていますね。

スチールウールのように、鉄であっても細く表面積が大きいものであれば、酸素の量次第ではよく燃えます。９V電池を押しつけて燃やすとか有名です。しかし燃える速度はゆっくりですよね？

ここで大量の酸素を供給したら？？

火をつけたスチールウールを振り回すことで火を全体に回らせ、一気に燃焼させ盛大な火花を飛び散らすというド派手実験があります。

まわりに溶けた鉄が降り注ぐので、枯れた草むらなどあると引火する可能性があるので、実験場所は本当に注意して行ってください。

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スチールウール炎上実験・手順

スチールウールの調達

まずはスチールウールを調達します。なんでも良いという訳ではなく、スチールウールは研磨剤が入っていない安モノがいいです。

研磨剤が入っていると燃えが悪く最悪失敗します。必ず研磨剤が入っていないものを購入しましょう。

今回は盛大にファイヤーしたいのでスチールウール8個を一気に振り回します。

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圧縮して固定する

スチールウールを適当に圧縮してそれをステンレスワイヤーでぐるぐると縛り上げます。縛り終えたら、ワイヤー留め具で留めます。

この時、あまりにも圧縮しすぎると燃えないので注意しましょう。

ワイヤー留め具はホームセンターなどに数十円で売られているもので、万力やペンチなどで強く挟んで押しつぶすことでワイヤーを留めることができます。

1ミリに満たない今回のワイヤー固定であればペンチで余裕で留めることができます。

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振り回し用の治具を作る

これで概ね準備は完了なのですが、ワイヤーを直接掴んで振り回すと食い込んで思いの外痛いです。

さらに、万一の場合、絡まって溶けた鉄が手に返ってくるという、恐ろしいことにもなり得ます。

そこで、振り回し用の治具を作りましょう。といっても、ハンガーをペンチでぐりぐりと変形させて、指でブン回せるようする程度のものなので、別に難しいことはありません。

要するに、ワイヤーと手の間を繋ぐようにできればなんでも良いです。

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実験開始！　着火してブン回す！

いよいよ着火です。周囲の環境のチェックを終えたら、ライターなどで火をつけましょう。

スチールウールの量が少なければライターでもちゃんと火が付きますが、今回は量を用意したので、実際にはホームセンターで売っているようなバーナーを使いました。

カロリーが高いため、一気に種火を付けることができます。

火が付いたら、あとはブン回します！

8個のスチールウールであってもほんの数秒で全部燃え尽きます。恐るべき量の火の粉が飛び散ってなかなかに壮観です。

今回は16個入りで100円のスチールウールなので、50円でこの楽しさ、いろいろたまらないですね！

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科学的なお話

ーーーで、話をここでようやく科学にもどしましょう。

どうして5gのスチールウールは燃えての同じ重さのクリップや釘は燃えないんでしょう？　

それは表面積の問題になります。

例えば1辺が4の立方体の鉄があるとしましょう。この鉄の表面積は、1面で4×4の16、それが6面ですから、96となります。

その上で、これを1辺が1のキューブに分割することを考えましょう。そうすると、体積は変わりませんが、表面積は大きく変わります。

キューブの数は、4×4×4で64個。キューブ1個あたりの表面積は6なので、それが64個分で384となります。

このように物質は細かくなるほど表面積が増えるので、表面積が増えると酸素と反応する面が増えてより低エネルギーで酸素と結合・・・つまり、燃えやすいわけです。

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屋内でもできる低温の火花実験

さて、本編で紹介した実験は、高温の溶けた鉄が飛び散りますし、屋外かつ可燃物がない場所でやらなければ危険です。

一方で、屋内でも使えたり、手品やステージ演出で使われる低温のものも存在します。

それがどんなものかは、動画シリーズ「罰ゲーム研究所」で紹介しています。

割と派手な火花が散っていますが、燃え移る心配がほぼないために屋内でこうして撮影できたわけです。

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微粉末にすると鉄は自然発火する

表面積と燃えやすさの話にも触れましたが、有機塩を作ってから加熱することで得られる銅や鉄の微粉末は自然発火します。

これはレイユール先生のガチ実験シリーズ動画で実験が行われています。気になる方はぜひご覧ください。

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著者紹介

くられ
くられ

作家、科学監修。「科学は楽しい！」を広めるため科学書分野で20年以上活動。著作「アリエナイ理科」シリーズ累計5０万部突破。原作を務めるコミックス「科学はすべてを解決する!!」も50万部を超える。著作「アリエナクナイ科学ノ教科書」が第49回・星雲賞ノンフィクション部門を受賞。週刊少年ジャンプ連載「Dr.STONE」においては漫画／アニメ共に科学監修を担当。TV番組「世界一受けたい授業」「笑神様は突然に・・・」NHK「沼にハマってきいてみた」等に出演。ゲーム実況者集団「主役は我々だ！」と１００万再生を超えるYouTube科学動画を多数共同製作。独自YouTubeチャンネル「科学はすべてを解決する！」チャンネル約30万登録やTwitterフォロワー１6万人以上。教育系クリエイターとして注目されている。関連情報は https://twitter.com/reraku

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]]> 【機械王の休日】ガラス細工に便利な「エアーバーナー」の紹介 https://www.cl20.jp/portal/kikaiou-holiday-82/ Wed, 15 Jan 2020 13:57:34 +0000 https://www.cl20.jp/portal/?p=5218 初出：2020/01/14　Vol.363　機械王の休日：エアーバーナーを試す

Joker
Joker

POKA先生、今回はバーナーの話とのことですが・・・

POKA
POKA

うむ。カセットガスが使えるガスバーナーが一般的だが、こういう、空気をポンプで送り込むタイプの「エアーバーナー」というのがあってな。ガラス細工などに便利なのだ。

Joker
Joker

なるほど。ああ、空気の流量を調整して、炎の温度が加減できるんですね。なんか科学実験で使った奴を思い出すな。

POKA
POKA

燃料と酸素のバランスは、燃焼において非常に重要なファクターだからな。ちょっとその辺に失敗すると、ああなる。

くられ
アフロられ

（プスプス・・・）

Joker
Joker

わー、見事にアフロですね。今日は静かだと思ったら既に処された後だったのか。

POKA
POKA

はっはっは。まあ死んでないからOK！

機械王の休日、第82回をお送りします。手元で扱うものから大出力なものまで日常的に炎を取り扱っているPOKA先生ですが、バーナーの使い分けもしています。今回は、そんなPOKA先生がお持ちのバーナーの中から「エアーバーナー」というもののご紹介です。

エアーバーナーとは

「バーナー」と言われて、何を思い浮かべるでしょうか。

こういう、カセットガスなんかをつないで使うガスバーナーがとてもわかりやすいですね。

しかし、バーナーとは燃料と空気を混合して燃焼させる装置全般のことを指します。

なので、実はガスコンロなんかも「バーナー」の範疇にありますし、ガスだけつないで燃焼させているように見えるカセットトーチなどのガスバーナーも、ガスの噴流で空気を巻き込んで燃焼させているわけです。

この、燃料と空気（に含まれる酸素）の比率というのは燃焼において非常に重要な要素なわけですが、この辺の比率をコントロールしやすいバーナーに「エアーバーナー」というものがあります。

なかなか豪快な価格がする代物ですが、今回はこのエアーバーナーをご紹介していきましょう。

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バーナー一式

エアーバーナーは、エアー、つまり空気をポンプから強制的に供給して使うタイプのガスバーナーであり、供給する空気の量をバルブでコントロールして、炎を制御できます。

こんな感じで、バーナー本体に二つ口がついていて、片方にガス、片方に空気を供給するポンプをつなぐ形です。

ポンプは、エアーコンプレッサーやエアーブロワーが使えます。写真の例ではエアーブロワーを利用しました。あまり高い圧力は必要ありません。

ガスバーナーの炎を良く観察すると、外側の外炎と内側の内炎で、微妙に色合いが異なっており、外炎は高温の真っ青な炎で酸化力のある酸化炎、内炎は酸化炎より低音の還元炎となっています。

エアーバーナーであれば、空気の流量を調整してやることで、この酸化炎と還元炎をある程度コントロールすることができます。このため、ガラス細工などに利用されることが多いです。

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炎の調整

実際に炎を調整してみましょう。側面と先端の空気穴を調整することで、炎を青くします。

こんな感じですね。オレンジ色の炎から、高温の青い炎になったことがわかると思います。

その上で、高温が必要なら酸化炎として、真っ青な色でシューといった燃焼音が聞こえる感じで調整しましょう。一方でもう少し温度の低い還元炎が必要なら、少し緑色っぽく、無音に近い炎に調整します。

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ガラスを溶かしてみる

ガラス細工によく使われているバーナーなので、ちょっとガラスを溶かしてみましょう。

軟質ガラスはかなり簡単に溶かすことができました。この通り、端を閉じる封入作業などに便利なので、細工物以外にも役立つことでしょう。

ガスバーナーと一口に言っても色々ある。用途に応じて使い分けると工作の幅が広がるぞ、諸君！

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著者紹介

POKA
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機械工作、テスラコイル、科学装置、探検など油くさい事から宝探しまで色々やっています。構築・錬成、何でも作ります。https://twitter.com/poka_kikaiou

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]]> 【機械王の休日】カプトンテープで電極用のカーボン皮膜を作ろう https://www.cl20.jp/portal/kikaiou-holiday-77/ Wed, 11 Dec 2019 12:28:58 +0000 https://www.cl20.jp/portal/?p=4913 初出：2019/12/10　Vol.358　機械王の休日：ポリイミドテープの熱分解

POKA
POKA

・・・・・・（シュゴーーーー！）

Joker
Joker

本当、ガスバーナーが似合う人だよね・・・POKA先生、今回は何をしてるんですか？

POKA
POKA

ん、おお。このカプトンテープを熱処理して、カーボン皮膜でも用意しようと思ってな。

Joker
Joker

確か、前にデトネーションキャノンの点火部の絶縁に使ってたテープでしたね。

POKA
POKA

うむ。何かと工作に便利なので持っておいて損はないものである！

Joker
Joker

テープといえば、そこにあるラジオアクティブな感じのテープでぐるぐる巻きになっているブツは一体・・・

POKA
POKA

はっはっは。細かいことは気にしてはいけないぞ！

くられ
くられ

そうそう、細かいことは気にしない方が長生きできるよ。

Joker
Joker

おや、くられ先生・・・そちらはバイオハザードな感じのテープでぐるぐる巻きになってますが・・・

くられ
くられ

テープ自体は読者プレゼントとかで使ったりしてるよ！

Joker
Joker

それは知ってますが、なんかところどころ血が滲んでませんか？

くられ
くられ

・・・沈黙は金、という言葉を知っているかね？

Joker
Joker

雄弁は銀、と・・・私は何も見なかった。

機械王の休日、第77回をお送りします。今回は、電子工作で絶縁などに使われる「カプトンテープ」ことポリイミドテープを使って、カーボン製の皮膜を作ろう、という話になっております。毎度のことですが、POKA先生はどこからこういう発想を得ているのやら・・・さっそく、解説していただきましょう。

カプトンテープこと「ポリイミドテープ」

電子工作をするなら持っておくと便利なものに「カプトンテープ」があります。

実際に、以前、デトネーションキャノンの点火部の制作で、絶縁に使ったりもしました。

高温部のマスキングや絶縁に使えて大変便利なこのカプトンテープ、実はこれは商品名であり、一般的な名称は「ポリイミドテープ」と言います。

ポリイミドテープは熱で溶けることはなく、分解してカーボンになるのが特徴。このカーボンはグラッシーカーボンと呼ばれるガラス質の炭素です。

ポリイミドテープの熱分解によって得られる高純度カーボンは、電極などの皮膜に使えそうです。実際に、熱処理の仕方を見ていきましょう。

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洗浄して余計な成分を取り除く

今回はテープとして利用するのではなく、成分であるポリイミドだけが欲しいので、糊をパーツクリーナーなどで落としてしまいます。

糊の成分はシリコン系の粘着剤が使われている場合が多く、これらが熱分解すると、二酸化ケイ素などが残ってしまいます。

加熱によって消滅する物質なら気にしなくても良いのですが、今回はそうではないので、きちんと事前に除去しておく必要があるわけです。

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バーナーで加熱・蒸し焼きにするのがコツ

糊を落とし終わったら熱処理をしていきますが、ここで注意点があります。

空気中で加熱してしまうと、そのまま燃えてしまうので、直接バーナーで炙ったりしてはいけません。空気を遮断して蒸し焼きにしてやらないと皮膜にはならないのです。

よって、顕微鏡のスライドガラスなどに挟んで加熱してやるのが良いでしょう。

ガラス越しにバーナーで炙っていくと、このように燃えたりはせずに熱分解が進みます。

熱分解したポリイミドテープ

カーボン皮膜が出来上がりました。

ポリイミドから作ったカーボンは高純度であり、上手く作ると光沢のあるガラス状のカーボン皮膜になります。今回はちょっと消し炭のようになってしまいましたが・・・まあそういうこともある。

うまく作れれば良い素材となるだろう。ぜひチャレンジしてみて欲しいぞ、諸君！

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著者紹介

POKA
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機械工作、テスラコイル、科学装置、探検など油くさい事から宝探しまで色々やっています。構築・錬成、何でも作ります。https://twitter.com/poka_kikaiou

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