ビルは夜に少しだけ高くなる。日常生活の12の不思議を科学で説明

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 科学は身近な暮らしの中で応用されている。そのような日常生活に関わる科学を分かりやすく紹介しているのが、クリス・ウッドフォード氏である。彼の新書『アトムズ・アンダー・ザ・フロアボード(Atoms Under the Floorboards)』には、なぜ高層ビルは崩れないのか?という疑問からなぜラップトップで動画を見るとラップトップが熱くなるのか?という素朴な疑問に対する答えが書かれている。今回はそんなクリス氏の視点からみた科学の世界を紹介しよう。

1. 電気ドリルで家が火事になる?
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 電気ドリルは摩擦により熱を発生させる。摂氏1度の環境下で1kgの木を熱するには2000ジュール必要とする。一般的な電気ドリルが750ワットの電力を使うと想定した場合、750ジュールのエネルギーを与えると、摂氏20度の環境下で木の壁を燃やすのに数分とかからない計算になる。もちろんこれは理論上の話だが。

※1ジュール(J)は,1ニュートン(N)の力(102gの物体を支えるくらいの力)で、その力の向きにものを1m動かすのに必要なエネルギー

2. ポストイット(付箋)が簡単にはがれる理由
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 ポストイットの貼りつけ部分には、プラスチックの球状の粘着剤が施されている。ポストイットを貼り付けると、一部の球体(正式にはマイクロカプセルと呼ばれている)が被着体にくっつく仕組みになっており、簡単にはがすことができる。もう一度つっくけようとすると、使われてない球体が使われる。やがてすべてのカプセルが使われたり、汚れが付着するともうくっつかなくなる。

3. ガムが伸びる理由
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 昔のガムは、天然ゴムと言われる天然チクル(サボディラという巨木の樹液を煮込んだもの)を使用していた。しかし、チクルが手に入りずらくなった今では、安定供給でき、値段も安く、噛み心地の加工調整などもしやすい「酢酸ビニル樹脂(ポリ酢酸ビニル)」や「ポリイソブチレン」というものが使われている。これは、車のタイヤや市販接着剤の主成分としても使用されている。

4. オフィスビルは夜中になると少し高くなる
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 すべての従業員が帰った後、オフィスがたくさん入ったビルは少しだけ高くなるという。例えば、約400mの高層ビルで、5万人の体重がかかると(個人の体重は人間の平均とする)およそ1.5mmミリほど低くなる。

5. 靴磨きは道路の穴を埋めるようなもの
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 一般的な革靴は手入れをしないと小さな傷などで覆われ光を反射しなくなり、光沢がなくなる。そこで人々は革靴を磨くわけだが、この靴磨きワックスは道路補修工事と同じ要領だという。革靴にワックスをかけるときは、小さな割れ目を補修し、層を重ねていくわけだが、これは道路の穴を埋めた後に表面をならす道路工事と同じ理論である。表面を均一に整え、光の反射を良くしてくれる。それによりツヤツヤと輝いて見えるのである。

6. 70人いれば一般的な家を暖められる
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 小さな部屋に閉じ込められたことがある人なら分かるだろうが、人の体からは熱が発せられている。では、冬に一般的な家(電気ヒーター4台分を前提とする)を暖めるにはどのくらいの人数が必要になるのだろうか?答えは70人の人間が動き回っている状態か、140人が座っている状態である。この理論は、人間は通常100から200ワットの熱を発しているからである。

7. 同じ温度でも空気より水の方が冷たく感じる理由
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 水の方が空気より密度が高いので、同じ温度でも水の中にいるほうが体が冷えるのも25倍早い。水は少しの温度を上げるだけでも、多くの熱を必要とする。そして冷たい状態を維持するよりも、温かい状態の方が維持しやすい(温かいスープが長時間温かいのはこの理由である。そして海が陸よりも冷たいのも)。水は偉大な導体である。だから、体の熱を上げたかったり、下げたいときにとても役立つ。

8. 水で汚れが落ちるのは非対称分子のおかげ
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 水で汚れが落ちるは水の分子が三角形だからである。2つの水素原子と1つの酸素原子から成り立ち、それぞれの面でマグネットのように僅かに異なる帯電がある。水素原子は僅かに正電荷で、酸素原子は僅かに負電荷だ。これにより水は他の分子にくっつきやすい特性を持っている。汚れを落とすとき、水の分子が汚れに付着し、表面が何であれ引きはがしてくれるというわけだ。水の表面張力が高いのもこれが理由である(表面張力とは、表面をできるだけ小さくしようとする性質のこと)。

9. ミキサーの空回りを防ぐには乱流撹拌
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 ミキサーを使っている時にカッターだけが空回りしてしまい、中に入れた物が撹拌されないことがある。これは、ミキサーー内にある中身がすべて同じ速度で回り流層を作り出しているからである。流層とは、すべての液体の層が同じ方向に流れ、流線上を運動している流れのことだ。ミキサーにある「プラス機能」は乱流を生み出すため、材料が側面にはりつくことなく真ん中に落ち、スムーズにブレンドができるようになる。

10. 赤ちゃんの体は成人より多くの水分を含んでいる
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 人間の体はほとんどが水分でできており、水分の量は成人だと体重の約60パーセント、新生児は体重の80パーセントを占めている。しかし、1歳を迎えるころには数値は急激に落ち65パーセントになるという。

11. ガラスが壊れやすい理由
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 金属などの固い物体と比べガラスは非結晶でできているため、原子がランダムに配列されており、エネルギーを吸収したり散財することができない。そして、原子もガラスの構造を保つため自らの力で素早く再配列することができない。そのため、衝撃が加わると簡単に壊れ、粉々になる。

12. カロリーの計算方法
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 食品に表示されているカロリーはその食品が含んでいる熱量で計算されており、熱量を計算するためにカロリーメーターと呼ばれるものが使用されている。

 ボンブ熱量計(カロリーメーター)という機器のなかに、熱量を計りたい食品(乾燥させてある)と酸素を入れ、電熱線に電気を通して熱して燃やし、容器内の温度の上昇を測定する。それを熱量に換算することで、カロリー数が測定できるのだ(ちなみに、1calは水1gの温度を1度上げるのに必要なエネルギーである)。

 [食物の熱量]=[食物を空気中で燃やして発生した熱量]−[同量の食物を食べて出た排泄物を燃やして発生した熱量]

via:mentalfloss// translated melondeau / edited by parumo

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