１）５００mLコーラにポリ袋をつけ，電子天秤で質量を測定する。w１

２）そのままビンを振り，二酸化炭素を発生させ、ポリ袋を膨らませる。

３）再び質量を測定する。w２

このときw１＝w２となるだろうか？

１）密閉系で実験しているので，系の外への物質の出入りはない。
質量保存の法則から考えても，質量は変化しないと考えるのが普通だろう。

　しかし，実際に行ってみると，天秤の表示は　w１＞w２　となる。
　500mLのコーラでは，約１．５g小さい値になる。

２）これは天秤の誤差ではない。
　　なぜそうなるのだろうか？
　　物質の出入りがないのに，なぜ変化したのだろうか？
　　

１）水中で質量を測定すると浮力の影響で，天秤の値は小さく表示される。水中では浮力が大きいので，実感しやすい。

　空気中でも，物体の体積によって浮力を受ける。空気による浮力は小さいので実感しにくい。

２）浮力は，体積によって決まる。
　　(体積によって押しのけた流体の質量が浮力)
　　袋が膨らんでいるのでその分浮力が大きくなり，
見かけの質量(真の質量−浮力)は小さくなる。

３）空気中で質量を正確に測定するには，浮力の補正をしなければならない。

１）電子天秤の上に，仮想の空気の円柱を想定する。（図１）
　天秤の値はこの空気の質量まで測定していると考える。

２）ペットボトルを振って，袋が膨らんだときの電子天秤の表示は，膨らんでいないときより小さい。
　ペットボトル−袋は密閉系なので，ペットボトル−袋の質量は変化しない。
　しかし，袋が膨れた分だけ円柱の中の空気は排除されるので，排除された空気の質量の分だけ小さく電子天秤には表示される。（これが浮力）（図２）

　袋から二酸化炭素を押し出した後の質量をw３とする。

３）w１〜w３を使って空気の質量を表すと次のようになる。

　　空気の質量＝w２−w１

４）袋から二酸化炭素を押し出したときの質量は，押し出された二酸化炭素の分だけ小さく電子天秤には表示される。（図３）
w１〜w３を使って二酸化炭素の質量を表すと次のようになる。

　　二酸化炭素の質量＝w３−w１

５）　これで同体積の空気と二酸化炭素の質量が求まる。
　袋の中の二酸化炭素と空気の温度・圧力は等しいとすると，次の式が成り立つ。

空気の質量　：　二酸化炭素の質量　
　＝　空気の平均分子量　：　二酸化炭素の分子量

空気の平均分子量から，二酸化炭素の分子量が求められる。

試薬：
　　５００mlコーラ(PETボトル入り)

器具：
　　シリコーン管つきゴム栓＊１
　　マイティーパック
　　電子天秤最大秤量600g以上，最小目盛0.001g

＊１
１）　４号ゴム栓と７号ゴム栓に８mmの穴を開ける。
２）　φ６−８シリコーンゴム管にタコ糸をしばりつけ，タコ糸をゴム栓の穴に通し，無理矢理引くと，ゴム栓にシリコーンゴム管を取り付けることができる。