表面張力～なぜコップの水はあふれないのか～031（科学➆） -

こんにちは、けいタンです。

今回は身近に存在する水に関する疑問について紹介していきます。

今回のテーマについて

突然ですが、日常生活の中でコップに水を入れるとき、たまに水を入れすぎたときはありませんか？

筆者はよくこのようなことをしてしまうのですが、ときにこう思うのです。

「なんで、コップの水があふれそうなのにあふれないのだろう」という疑問です。

このことは誰もが目にしてきた現象だと筆者はそう思います。

なので今回はこのコップの水に関する不思議な現象について追及していきます！

ちなみに前回は「スキージャンプの着地」について書きました。

こちらをまだ見ていない方で時間がある方は下のリンクから是非ともチェックしてみてください。

では早速、「コップの水」現象の結論から述べていきますよ。

筆者としてはまず、自分なりに考えてもらいたいのですが、結論が気になる方に向けて早速ですがこの疑問に対する解答から始めていきます。

この疑問に対する模範解答は、「分子同士が手を結ぶ分子間力により、『表面張力（界面張力）』がはたらいているためにコップから盛り上がった水はこぼれない」というものになります。

これだけ聞いてもなかなか理解が難しい方もいると思うのでここからは順を追って一つ一つ解説していきますね。

今回のテーマは何度も言いますが、「水」です。

なので水についての性質について知っておく必要があります。

水などの液体という物質は自由に形を変えることができますよね。

しかし一方で、机に水をこぼしたときをイメージしてください。

机にこぼした水を見てみると、水はバラバラにはなっていません。

その代わりに、ある程度まとまった水滴として存在しています。

すなわち、水にはある程度まとまろうとする性質があるのです。

ここは、少し難しい話になるかもしれませんが興味がある方は聞いてくださいね。

先ほどの「水が持つまとまろうとする性質」のことについて、なぜそのような性質を水が持てるのか考えてみましょう。

水はH₂Oという分子です。

そしてその水分子同士が、お互いにバラバラにならないように引っ張り合う力がはたらくのです。

この引っ張り合う力のことを「分子間力」と言います。

この分子間力は水分子同士だけではなく、水とコップに対しても分子間力はたらきますし、水と空気にもはたらきます。

ではここで、今回の疑問解決のキーワードになる「表面張力（界面張力）」について簡単に説明していきましょう。

さっき、分子間力についてお話ししました。

その分子間力で、その表面積をできるだけ小さくしようとする力を「界面張力」といい、水などの液体に関する場合には、「表面張力」ともいうのです。

最後に本題である「コップの水」についての話をここでしていきます。

コップの『水』というのは、空気とコップの両方から引っ張られている（分子間力がはたらいている）状態になるのです。

そして、空気の表面張力はとても強いのですが、コップの『水』がコップとの界面張力とつり合っている限りは、コップから水はこぼれないというわけです。

いかがだったでしょうか。では簡単に今回のテーマのまとめをしていきます。

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では今日はここまでです。最後までご覧くださりありがとうございました。