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　ム（U）・シリコーンゴム（SI）・ふっ素ゴム（FPM）・多硫化ゴム（T）

〔3〕ゴムの伸び

（1）実験の準備

　①ゴム　　○ゴムは図aのようにする。

　　○ゴムに番号をつける。

　　　再生ゴム　2種類……・・…1～8・11～18　　　　　　図a

　　　自転車のチューブ…・・……21～28・29・30

　　　ブチルゴム　2種類……・・31～34・41～44

（2）ゴムの伸び　　（30℃）

　①実験方法・装置（図b）

　　○おもりをぶらさげていき、どれだけ伸びたか印をつける。

　②結果・考察

図a1cm

／

12cm わりば

（cm）

　15

10

「つ

針金

再生ゴム

自転車のチューブ

　　　　　　　　　　　おもり　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ブチルゴム

　　針　　　　　　　　　　　　　　　　　　　100　　　200　　　300　　　400　　　500　　　600　（g＞

　　　　　　　　図b　　　　　　　　　　　　　　　　　　図c

　Oおもりの重さとゴムの伸びをグラフにすると、図cのようになった。

　○このグラフの線は、すべて、原点を通る曲線である。このことから、ゴムにつるす

　　おもりの重さとゴムの伸びは、正比例しないということがいえる。

（3＞ゴムを冷やしたときの伸び　PART　I　　　（－17℃）

　①実験方法

　　1．冷凍庫にゴムと電気式の温度計とを入れ、冷やす。温度は一17℃ぐらいに保つ。

　　2．充分冷やしておいて、（2）と同じように測る。

一 56一

②結果・考察

　○おもりの重さとゴムの伸びをグラフにすると図dのようになった。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　○伸び方にあまり変化はない　（cm）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　が、温度が30℃のときに比　　15　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　べて、少し伸びる長さが短

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　くなった。　（ゴムによって

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　違いはあるが、伸びにくく

　　10　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　なったものの方が多い。）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　再生ゴム

rつ

自転車のチューブ

　　　　0　　　　　　　100　　　200　　　300　　　400　　　500　　　600　　（g＞

　　　　　　　　　　　　　　図d

（4＞ゴムを冷やしたときの伸び

　　　　　　PART　ll（－50℃）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　エタノールゴム　①実験方法・装置（図e）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ット　　1．ドライアイスとエタノールを、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　度計　　　ホーローのコップに入れ、寒剤を

　　　つくる。

　　2．寒剤の中にゴムを入れて冷やす。

　　　温度計も入れ、温度を測っておく。

　　3．下からの伝導を防ぐため、コッ

　　　プの下に発泡スチロールをしく。

　　4．よく冷えたゴムを、図bのよう

　　　にす速くつるし、一度に450gのお

　　　もりをつるして伸びた長さを測る。　　　　　　　　　　図e

　②結果・考察

　　○ゴムの温度を一50℃まで下げると、おもりをつるしても、ゴムの温度が30℃のと

　　　きに比べて売～÷ぐらいしか伸びない。（次ページの図fから）

　　○ゴムの温度を一50℃まで下げると、ゴムはかたくなった。しかし、折れなかった。

　　○冷やしたゴムにおもりをつりさげ、しばらくそのままにしておくと、ゴムの温度

　　　が上がっていくにつれて、ゴムは次第に長くなっていく。しかし、ゴムの温度が

　　　室温と同じになると、それ以上長くならない。

一 57一

t

Il，

■

■

剛」一

…　　1

ー

ー　11」

　　　　1

11

1

㎝

9　8　7　6　5　4　3　2　1　0

A…－50℃

B…－17℃

C…5℃

D…30℃

おもり…4509

）5（

①

ABCD　ABCDゴムを温めたときの伸び　（75℃）

　実験方法・装置（図g）

1．ゴムにおもりをつるす。

2．

　入れる。

3．針が指すところに印をつける。

4．

5．

A　B　C　D

図f

ゴムに紙つつをかぶせ、その中に温度計を

　　　ドライヤーで紙つつの下から熱風を送る。

　　　温度が75℃前後まで上がったとき、針が指

　　すところに印をっけ、熱風を送るのをやめる。

　6．温度が下がったときに印をつける。

　7．4～6の操作をくり返す。

②結果・考察

　○ゴムの伸びの変化をグラフに表すと図hのよう

　　うになった。

（cm）

10

5・

図h

一／＼／再生ゴム

　　　　　　　　　　　　　自転車の＿／”“’一’一一一一・一→チ。．ブ

／冷一→一・－zeブチルゴム

A　C　D

0

A　C　D

！一一紙

　　おもり

　　図9

○ゴムは、熱すると縮むと

　言える。

（合成ゴムの中で耐熱性に

優れたものは、あまり変

　化がないが。）

35℃→80℃→35℃→80℃→35℃

一 58一

（6）実験結果のまとめ

　　○ゴムにつるすおもりの重さと、ゴムの伸びは、正比例しない。グラフにすると、

　　　原点を通る曲線になる。これは、ゴムの温度をかえても変わらない。

　　○ゴムの温度が一17℃のときは30℃のときに比べると、少し伸びにくくなる。

　　○ゴムの温度が一50℃のとき、ゴムはかたくなり、おもりをつるしてもほとんど伸

　　　びない。

　　○温度が30℃のゴムにおもりをつるし、熱風をあてて温度を75℃ぐらいまで上げる

　　　と、ゴムは縮んでいった。　（多くのゴムについていえることである。）

〔4〕ゴムの構造一ゴムの弾性の秘密一

　　固体の弾性は、物質をつくりあげている原子や分子のあいだに働くカー引力あるい

　は反発カーからくる。しかし、ゴムの弾性と他の固体の弾性は、起こるわけが違う。

　それでは、ゴムにはなぜ弾性があるのだろうか。それは、ゴムの構造に秘密があるの

　だ。

（1）ゴムの構造一ゴムにはなぜ弾性があるのか一

　　　ゴムの分子は長い鎖状高分子である。鎖状高分子とは、長い大きな分子である。

　　　力を加えないときのゴムひものなかのゴムの分子は、図iのように丸まった構造

　　をしている。これを「糸まり」という。それは、一本一本のゴムの分子のなかの各

　　部分が、でたらめな回転運動（熱運動ともいう）をしているからである。そのため、

　　糸まりも、刻々に形を変えているのだ。しかし、糸まりどうしはたがいにからまり

　　合っているから、よその場所へころがっていくことはない。だからゴムは立派な固

　　体なのである。

　　　さて、つぎにこの糸まりの集団を引っぱると、図jのように長く伸びる。そして、

　　引き伸ばされたゴムの鎖状分子は、その各部の運動によってもとの丸まった構造

　　　（図iの形）にもどろうとする。これがゴムの弾性力の原因である。手をはなせば、

　　その激しい運動でただちにもとの状態にはねもどる。でたらめな運動をしている鎖

　にとっては、無理に伸ばされた状態よりは丸まった状態の方が自然なのである。

（2）

図i

カ

図j

カ

ゴムはなぜ弱い力で伸びるのか

　ゴムが弱い力で伸びるのはなぜか。これは次ページの図kのように、鋼鉄の弾性

と比較すると良くわかる．金属のなかでは、金属結合とよばれる非常に強い力で原

子と原子が結びついている。鋼鉄を引っぱって伸ばすためには、この強い結合を引

きはなさなければならない。鉄の弾性が強く、なかなか伸びないのはこのためであ

る。

一59一

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I　　I．

　　I　　　　　　I　　I　　　　

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　　　　　I　U

　　　　　　　　I－II

　　　　　　　　　　IIIII随I

　　　　　　　　　　　　h四II

　　　　　　　　　　　　　　　田1ーー，

　　　　　　　　　　　　　　　　　　ーII円　　11　　1111

　　それにひきかえ、ゴムを引き伸ばすには、分

　子の運動で丸まっている糸まりを引き伸ばすだ

　けである。糸まりを引き伸ばすにも、そんなに

　力はいらない。だから、ゴムは弱い力で引き伸

　ばすことができるのである。

（3）ゴムはなぜ非常に長く伸びるのか

　　図kからもわかるように、ゴムの分子の糸ま

　りは、それぞれ非常に長い鎖状分子の丸まった

　ものであるから、これを引き伸ばせば容易に4

　倍、5倍の長さになると考えられる。

（4）ゴムの弾性のまとめ

力

コム

○ゴムの分子は、くちゃくちゃに丸まった鎖状高分子である。

○ゴムの弾性の原因は、鎖状高分子の各部分の運動である。

図k

力

】V　結　　論

①弾性とは、変形させたときにもとの形にもどろうとする性質のことである。

　　　どんな固体にも弾性はあるが、その強さはそれぞれ違っている。

②ゴムにはたくさんの種類があり、用途に応じて使いわけられている。

③ゴムにつるすおもりの重さとゴムの伸びは、正比例しない。グラフに表すと、原点

　　を通る曲線になる。これは、ゴムの温度を変えても変わらない。

④ゴムにおもりをつるしても、ゴムの温度によって伸びる長さが変わる。

　　　温度が30℃のときに比べて、－17℃のときは少し伸びにくくなる。－50℃のときは

　　ほとんど伸びなくなる。ゴムを熱して75℃にすると、ゴムの分子の熱運動がさか入に

　　なり、ゴムの弾性が強くなるので、ゴムは縮んでいく。

　⑤ゴムの弾性は、はね動く鎖状高分子の運動の結果である。

V　総　　括

　（1）感　　想

　　　実験の装置などは、全部家にあるものを利用して使った。そのため、「科学的」と

　　いう言葉からはずい分かけ離れたものになってしまったが、身近にあるものでも色々

　　な実験ができるということがわかった。

　　　日常、何気なく使っているゴムにも、こんな秘密があったのだ・こう考えると、今

　　年の自由研究はとても楽しいものだった。

　　　今回は「弾1生」について調べたが、このような物質の性質にっいて研究する学問の

　　ことを、「レオロジー（流動学）」という。私はこの自由研究を通じてレオロジーにも

　　興味をもった。また別の機会に調べてみたいと思う。

一 60一

②　反省

　　たくさんのゴムを使って実験をしたかったが、ゴムが手に入らなくて、5種類のゴ

　ムしか使えなかった。

　　ゴムの温度を変えてみて、「ゴムの温度と伸びの関係」も調べたかったが、できな

　かった。

参考文献

　　岩波科学の本「流れる固体」 中川鶴太郎著

一 61一

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