中学２年の水上置換法の危険

質問

中学校２年の気体の発生の水上置換法について、質問させてください。

授業で、炭酸水素ナトリウムを加熱して二酸化炭素を発生させるときに、
「水上置換法で集める場合は注意が必要です。火を消す前に水中のガラス管を水から出して火を消します。そうしないとガラス管から水が逆流して試験管を割ることがあるからです。」といわれました。
ガラス管が割れる理由はわかるのですが、（急に冷たい水に冷やされる）なぜ、水が逆流するのかが、わかりません。

火をとめたことで、試験管内の水蒸気が冷やされて、水になって、体積が減ったからかと考えました。
それがあっているとすると、試験管内の体積が減ると、なぜ水が逆流するのかが、頭ではわかるのですが、実際よくわかりません。

宜しくお願いします。

回答No.2

abyss-sym · ベストアンサー

＞火をとめたことで、試験管内の水蒸気が冷やされて、水になって、体　積が減ったからかと考えました。
その考え方は合っていると思います。

体積が減るとなぜ逆流するのかというと、試験管内の気圧が下がるからです。
つまり、空気が薄くなっているということ。
このとき,試験管内の圧力と外の圧力が等しくなろうとしてガラス管から吸い込もうとします。
これが逆流を起こす原理です。

関係のある例として炭酸飲料があります。
炭酸飲料は振ると泡が出てきます。これによって中の空気が増えます。
したがって圧力も増す。
なので、開けた時に勢いよく空気が飛び出す音がします。
上の実験の逆のパターンです。

回答No.1

bullfrog

あなたがストローでジュースを飲むとき、ストローをくわえた口の中の空気を肺に吸い込むことで、口の中の気圧を下げています。その結果、ストローを通じてあなたの口の中にジュースが入ってきます。

これと同じことが、起こると考えてください。

試験管の水蒸気が水になることで、試験管内の気圧が下がります。そうすると、ゴム管とガラス管を通して、タライの中の水が試験管の中に入り込んでくるのです。