液体酸素を観察する実験器具

【課題】
簡便に酸素を液化し長時間、安全に液体酸素を観察できるように設計された実験器具を提供すること。
【解決手段】
デュワー構造を有するガラス製外部容器１の内部に、液体窒素用のガラス製液溜２と該液溜下にガラス製漏斗３、該漏斗下に液体酸素用のガラス製液溜４を設け、酸素の液化および色を長時間観察することができ、さらに、デュワー構造を有するガラス製外部容器の底近くに磁性体７および非磁性体８を配置することにより、液体酸素の磁性を観察できるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体酸素の性状・性質を観察するための実験器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
児童や一般人に科学知識を習得させ、興味を惹起させるため各種の科学実験が考案されている。
その一つに、液体酸素を作り、その色と常磁性を観察する理科実験がある。この理科実験は、試験管に酸素ガスが入った風船をつなぎ、試験管を液体窒素に直接入れて冷却し、試験管の底に溜まった液体酸素を観察するという場合が多い（非特許文献１）。また、液化窒素を用いて簡便に酸素を液化する金属性の実験器具が知られている（非特許文献２）。
【０００３】
【非特許文献１】http://www.mpec.tsu.mie.jp/kyoiku/kyouzai/kagaku/oxygen.html
【非特許文献２】http://www.chiba-muse.or.jp/SCIENCE/doc/topics/tetu.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の理科実験において、（１）液体酸素を観察できる時間10秒程度と短い（２）空気中の水蒸気が試験管を覆って見えにくい（３）低温であるため目を近づけると危険であるといった問題点がある。
本発明は、簡便に酸素を液化し長時間、安全に液体酸素を観察できるように設計された実験器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡便に液体酸素を生成できる事、液体窒素の冷却による酸素の液化が観測できる事、長時間にわたり液体酸素の常磁性を観察できる事等の課題を解決するため、創意工夫を重ねた結果、ガラス製デュワー瓶の中に液体窒素用のガラス製液溜と該液溜下にガラス製漏斗、該漏斗下に液体酸素用のガラス製液溜を設けた構造とすることにより目的とする器具とすることができ、本発明を完成させた。以下、詳細に本発明を説明する。
【０００６】
本発明は、図１に示すように、ガラス製デュワー瓶１の中に、液体窒素用のガラス製液溜２と該液溜下にガラス製漏斗３、該漏斗下に液体酸素用のガラス製液溜４を設けた理科実験器具である。
さらに、ガラス製デュワー瓶１の底近辺に磁性体７および非磁性体８を置くことにより、液体酸素の磁性を観察できるようにしている。
【０００７】
本発明の器具は、主要部分をガラスで製造し透明にする事で、寒剤となる液体窒素が液溜１に入り、その周囲で酸素が液化され、落下することを観測する事ができる。
液体窒素用液溜は、酸素液化の効率を高めるため、例えば、図２における液体窒素用液溜２のように表面積が大きくなるようにデザインすることができる。
液体窒素用液溜をガラス製とすることにより、該窒素用液溜を金属製にした場合に比して、熱容量を小さくできるため、液化作業を始めてから、１分程度で液体酸素を落下させ始めることができる。
【０００８】
液体窒素溜の下に、液体酸素の受け容器としてガラス製漏斗３をおき、その下に小さい液体酸素用液溜４を取り付け、液化作業を始めてから短時間（５分程度）の内に液体酸素の色を観測できる。さらにガラス製デュワー瓶１の底近辺に磁性体７および非磁性体８を置くことにより、ガラス製デュワー瓶１の底に溜まった液体酸素の磁性を観察することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の器具は、外側のガラス容器を魔法瓶のような２重構造とすることにより、真空空間を設け、その為、外気と断熱され中は−１８３℃に保持できる。液体窒素を注ぎ続けることで長時間、液体酸素の色や磁石に引き寄せられる現象（常磁性）を詳細に観察することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施例
図２の器具について説明する。ガラス製デュワー瓶１の上部の開口部は、蓋６で覆われている。蓋６には、ガラス製液体窒素用液溜２が貫通し、導入管５が設けられている。蓋６は金属性であることが好ましい。蓋６を貫通して設けられたガラス製液体窒素用液溜２は、表面積を大きくするため鼎状（３本足）となっている。ガラス製液体窒素用液溜２の下に、液化した酸素を受けるために、ガラス製漏斗３が配置されている。ガラス製漏斗３は銅線１０で蓋６から吊り下げられている。ガラス製漏斗３の下にガラス製液体酸素用液溜４が配置されている。ガラス製液体酸素用液溜４は銅線等によりガラス製漏斗３結ばれ固定されている。ガラス製デュワー瓶１の底近辺に、ステンレス線９で蓋６に半固定された磁性体７および非磁性体８が配置されている。
磁性体７は永久磁石片、非磁性体８はアルミ金属片である。
【００１１】
図２の器具を用いて理科実験を行うには、以下の手順で行う。
（１）ガラス製デュワー瓶１に蓋６で覆う。
（２）導入管５からガラス製デュワー瓶１内の空気を排気してする。
（３）導入管５に５０リットル程度の酸素ガスが入った風船をつなぎ、ガラス製デュワー瓶１の中に酸素を導入する。
（４）液体窒素用液溜２にロートを使って、液体窒素を流し込む。
（５）数分で、液体酸素用液溜４に液体が溜まるので、液体の色を観察する。
（６）液体酸素用液溜４からこぼれ出た液体酸素が、ガラス製デュワー瓶１の底に溜まったら、永久磁石片7を液体に近づけて引き寄せられる現象を観測する。似た形のアルミ金属片８を液体に近づけて、液体酸素がアルミ金属に引き寄せられないことが確認する。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明の器具は、簡便に液体酸素の色と常磁性を詳細に観測でき、理科実験器具として最適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の器具の概念を示す図である。
【図２】本発明の器具の一形態を示す図である。
【図３】本発明の器具全体の写真である。
【図４】本発明の器具に液体窒素を注入している写真である。
【符号の説明】
【００１４】
１：ガラス製デュワー瓶２：液体窒素用液溜３：漏斗４：液体酸素用液溜
５：導入管６：蓋７：磁性体片８：非磁性体片

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス製デュワー瓶の中に液体窒素用のガラス製液溜と該液溜下にガラス製漏斗、該漏斗下に液体酸素用のガラス製液溜を設けたことを特徴とする実験器具。
【請求項２】
ガラス製デュワー瓶の底周辺に磁性体片と非磁性体片を配置した請求項１記載の実験器具。

【図１】