「生活の中の物理」について

質問

ウイスキーグラスにウイスキーを注ぐと、ウイスキーの薄い膜がグラスをつたってはい上がり、
涙のようなしずくができる。どうしてそんな高さまでウイスキーははい上がるのか。

蒸気で受けた火傷は、同じ温度の湯で受けた火傷よりひどいというが、それはなぜか。

グローリー、コロナ、ハロー現象についての説明。

回答No.4

stomachman · ベストアンサー

ウイスキーグラスの涙：
きれいなグラス（油脂で汚れていない）で観察できますね。いろいろな要因が絡んだ複雑な現象であると考えます。
　水でも、コップに半分入れて観察すると、水面の縁の方は少し高くなっています。ウイスキーはエタノールの水溶液。水よりはるかに良くガラスを濡らす（接触角が小さい）のでグラスの壁を高くまで昇り、また水よりずっと表面張力が小さいので薄い膜になってます。ところが薄い膜になった状態では、体積に比べて表面積が大きいのでエタノールがどんどん蒸発してしまう。またエタノールが蒸発する際に気化熱を奪うので、膜と、その近くのガラスが冷えます。
　するとエタノールの濃度が低下して、単なる水に近くなってしまいます。しかも温度が下がる。どちらも表面張力が大きくなる要因であり、従って自発的に集まってダマになり、その結果自重で落ちてくる。
　さて、単に表面張力だけで膜が出来るのかどうか。(1)ガラスが冷えるのでいったん気化したエタノールの蒸気、あるいは空気中の水蒸気が凝結して膜の縁のあたりを濡らすんじゃなかろうか。ひとたび濡れるとそこまで膜が広がることになり、膜の縁がだんだん昇っていく。膜を形成する段階ではこれも無視できないのではないかと思います。(2)膜の厚さが減って膜の表面にでこぼこの曲率が生じ、表面張力がこれを埋める方向に働く。(3) 膜の中のエタノール濃度が下がって濃度勾配ができる。これらの効果のどれがメインなのかはよく分かりませんが、いずれもグラスの中のエタノール水溶液を引き上げる陰圧を生じます。こうして膜は乾いてしまわずに、また水溶液が昇っていく。まるで永久機関のようですが、グラスの中のエタノールが蒸発して減って行くか、室内の空気中のエタノール蒸気の量が猛烈に多くなってくればやがて止まる筈の現象です。

蒸気で受けた火傷：
100℃のお湯より100℃の水蒸気の方が危ないとよく言われます。水蒸気が低温の人体に触れると、まず100℃のお湯になる（凝結）。このときに1gあたり大体540calの熱を出します。（逆に100℃のお湯が蒸発するには1gあたり540calが必要。これを気化熱と言います。）そして100℃のお湯が冷めるときに熱を放出する。この熱は1gが1℃冷えるのにつき1calです。従って、水蒸気は同じ質量・同じ温度のお湯に比べると何倍、何十倍もの熱を与えることになる。
　しかしながら、水蒸気は気体ですから、お湯をかぶるようにいっぺんに大量に皮膚にくっつくわけではない。だから単純に比較するのは難しいですね。

グローリー、コロナ、ハロー現象：
太陽？銀河系？放電？それとも散乱の話？「何繋がり」なんだろうか。まずは図書館で百科事典にでも当たってみては如何でしょう？

お礼

詳しい回答ありがとうございます。
問題を見たときは、こんなのしるかー！と腹を立てたのですが、わかるひとには説明のできる現象なんですね。

補足

グローリー、コロナ、ハロー現象についてですけど、図書館の物理辞典では見つけられなかったんです。百科事典なら見つかりそうですね。
授業で出された問題には「グローリー、コロナ、ハロー現象について説明せよ」としか書いてなくて、何のことだかサッパリです…