塩水の振動について

質問

小さい（１ｍｍ程）穴の開いた紙コップの中に指で穴を押さえながら色をつけた塩水をいれ、それを水の入った容器に入れると塩水が最初は穴から出ているんですが、一定時間経つと出たり入ったりのリズム運動を繰り返します。これはどうしてこんな事が起きているのでしょうか？また塩水の濃度が濃くなるとリズムの感覚が短くなるのはなぜですか？教えてください。

回答No.1

38endoh · ベストアンサー

面白い現象ですね。想像で答えさせていただきます。

イオンは多くの水分子の水和によって安定化しており，拡散するときも，多くの水分子と一緒に運動します。また電気的中性を保つため，カチオンとアニオンは完全に同じ速度で拡散します（仮にカチオンの拡散がアニオンより速ければ，クーロン力によってカチオンにはブレーキがかかりアニオンは加速されます）。

以上の効果により，小さな穴を高濃度の電解質溶液が拡散する場合，カチオン，アニオン，水がそれぞればらばらに運動できるのではなく，すべてが足並みそろって運動しなければならない状態になるのではないかと思います。流入と流出が同時に行えないため，慣性力によって振動現象が発生するのだと思います。

> 塩水の濃度が濃くなるとリズムの感覚が短くなるのはなぜですか？

濃度差が大きければ拡散速度も大きくなるので，周期が小さくなることは直感的に正しい感じがします。

第二水和圏の水分子（イオンに束縛されていない水分子）が塩化ナトリウムより多い硝酸アンモニウム，より少ない塩化カルシウムなどを用いて対照実験をしてみると面白そうですね。

もし参考になりましたら。

お礼

ありがとうございます。参考になりました。硝酸アンモニウムですか・・・やってみたいですね。しかし、家庭でできるのは塩化ナトリウム（食塩水）くらいで・・・このように仮説を立ててやってみると対照実験も面白そうですね。