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小麦粉が大爆発 その不思議を解明しよう!

 YouTubeの「子供の科学チャンネル」では、雑誌
ざっし
の記事で紹介
しょうかい
した実験
じっけん
や工作などの動画を紹介しているよ。その中にある、「不思議
ふしぎ
小麦粉
こむぎこ
大爆発
だいばくはつ
!」という動画を見たことがあるかな。

 ここで爆発しているのは小麦粉なんだ。なぜ小麦粉が爆発したんだろう? この記事ではその不思議を解明
かいめい
してくぞ!

1 燃えるってどういうこと?

 
えるもの…といって思いつくのは、ガソリンとか紙などのような、
ほのお
を近づけると燃え出す“もの”だよね。まさか「こむぎこっ!」って答える人はいないと思う。でも、実は小麦粉って爆発するように
はげ
しく燃えるぞ…というのが今回の実験なんだ。

 試しに小麦粉に電子
でんし着火器
ちゃっかき
(「チャッカマン」など)の炎を近づけても、
げることはあってもぼうぼう燃え出すことはない。激しく燃やすにはちょっとした工夫が必要だ。

 そもそも「燃える(燃焼
ねんしょう
)」とは、「燃えるもの(燃料
ねんりょう
)」が「高い温度」になって「酸素
さんそ
」と
むす
びつく現象
げんしょう
。ゆっくり燃えれば燃焼だし、いっぺんに激しく燃えれば爆発という言い方をする。紙などにマッチやライターの炎を近づけると、紙などが燃料になり炎の熱で温度が上昇
じょうしょう
、空気中の酸素と結びついて燃焼が始まるわけ。この「燃料」「温度」「酸素」が燃えるための3条件だ。どれかが
けると燃えないいっぽうで、どれかの条件が増えると燃焼ははげしくなる。

 そこで今回の実験では、あまりよく燃えない小麦粉を燃料にして、温度はふつうのロウソクの炎だけど、酸素とよく混ぜることで爆発的な燃焼を起こさせる。細かい
こな
のことを
ふん
じんというけど、この粉じんが爆発的に燃える…「粉じん爆発」という
び名もある実験だ。

2 小麦粉を爆発させる実験をやってみよう

 それでは、小麦粉を爆発させる実験をやってみよう。

2.1 用意するもの

 小麦粉
 ろうと(直径7~10cmぐらいのもの)
 ビニールホース(ろうとがはまる太さ)
 透明
とうめい
ビニール
ぶくろ
(40リットル前後が
あつか
いやすい)
 自在
じざい針金
はりがね
(アルミ針金)
 バーナー用三脚
さんきゃく

 三脚

 ロウソク
 手鍋
てなべ
(小麦粉をから
りする)
 スプーン
チャッカマン、ガスコンロなど。

実験の材料

2.2 実験の進め方

《注意》
必ず大人の人と一緒に実験を行いましょう。

● 実験の準備

まずは、実験をするための準備
じゅんび
をはじめよう。
① あらかじめ市販
しはん
の小麦粉スプーン4~5
はい
を、
なべ
に入れてよくまぜながら「から煎り」する(熱を加える)。少し温めていると水蒸気
すいじょうき
が出てくるが、出方
でかた
が弱まったらOK。

小麦粉をから煎りする
小麦粉を鍋に入れて「から煎り」をする
小麦粉が黄色くなってくる
小麦粉が黄色くなったらOK!

《注意》
小麦粉はごくわずかに黄色くなる。加熱
かねつ
しすぎると
げてしまう。

② ろうとにビニールホースをつなぎ、三脚にセットした三脚架の中をとおす。

ろうとを三角架の中を通しておく

《注意》
安全のために炎からじゅうぶんに
はな
れて実験できるよう、ホースは2m以上の長さのものを使用しよう。

③ 三脚には1~2カ所にロウソクを立てておく。ロウソクの根もとを加熱して
かし、三脚にくっつけるといい。

三脚にろうそくを立てる

④ ろうとに、①でから煎りした小麦粉をスプーン2~3杯ほど入れる。

ろうとにから煎りした小麦粉を入れる

⑤ 針金をL字型に
げたものを、周囲
しゅうい
に3~4カ所立てて、透明ビニール袋をかぶせる。袋がゆるゆるになるよう(簡単
かんたん
にはずれるよう)、針金の間隔
かんかく
調節
ちょうせつ
する。

透明ビニール袋をかける

● 実験

 準備が終わったら、いよいよ実験をはじめよう。

《注意》
実験は、周囲に燃えるもののない場所で、火災
かさい
に十分注意して行うこと。非常用
ひじょうよう
消火水
しょうかすい
も用意しておこう。
 また、実験直後
ちょくご
のビニール袋は熱でとけているので、すぐにさわると熱い状態で手にくっつくことがある。やけどをしかねないので注意しよう。

⑥ ビニール袋のすそを持ち上げて、ロウソクに着火
ちゃっか
する。これが燃焼の火種
ひだね
になる。

ろうそくに火をつける

⑦ 袋のすそを元にもどして準備完了。ロウソクの熱でビニール袋に穴があかないように注意しよう。

ビニール袋の裾を戻す

⑧ ビニールホースの
はし
をくわえ、息を強く

む……と、ろうとの小麦粉が袋の中に
い上がって……巨大な炎の
かたまり
が発生、
ちゅう
に舞い上がる。

ビニール袋の中に息を吹き込む

[ポイント]
 息を吹き込むとき、「うふ~っ」という感じではなく、「ぷふーっ!」と
いきお
いよく吹くこと。小麦粉を一気に舞い上がらせるのがポイントだ。

 実験の動画をもう一度見てみよう。

《注意》
 この動画では撮影
さつえい
の都合で近い距離
きょり
で実験しています。実際に行うときは長いホースを使い、2m以上
はな
れたところで実験して下さい。

3 なぜ小麦粉が爆発したの?(しくみの解説)

 小麦粉の塊に炎を近づけると、塊の表面にある部分の小麦粉が焦げる。このとき小麦粉は、炎の熱で水分が完全に蒸発
じょうはつ
して
すみ
炭素
たんそ
)になり、一部は空気中の酸素と結びついて二酸化炭素
にさんかたんそ
に変化している。つまり、「ちょっとだけ燃える」わけ。でも、燃えるのはほんのわずかなので出る熱も少しだし、塊の内側
うちがわ
は酸素がほぼないので燃え続けることはない。炎を遠ざけると、小麦粉の燃焼はとまる(燃えなくなる)。

小麦粉の塊に火をつける

 ところが実験でためしたように、小麦粉を息で吹き上げると、空気とよく
ざり合う。つまり塊の表面
ひょうめん
だけではなく、内部の細かな小麦粉ひと
つぶ
ひと粒が、空気中の酸素と

れあう状態
じょうたい
になるんだ。このような状態で温度が上がれば…つまりロウソクの炎の近くにあれば、その熱で小麦粉の粒は燃えて熱を出す。   

 このときに燃える小麦粉の
りょう
は、塊の表面にある小麦粉よりも多い。さらに、燃えた部分の周囲にある小麦粉の粒はみんな酸素と触れあっているので、発生した熱でまわりの小麦粉がどんどん燃えていく。いや、どんどんというより、ほぼいっぺんに「どかん!」と燃える。爆発的な燃焼だ。

小麦粉が空気をよく混ざりあう状態だと爆発する

 これが、「燃料が粉状
ふんじょう
になって空気と混ざり爆発する」現象
げんしょう
、つまり粉じん爆発のしくみなんだ。

(文/山村紳一郎 撮影/飯島裕)

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