Oil / Water / Separation
振ると白く混ざり、
置くとまた分かれる。
水と油は分子の性質が違うので、静かに置くと完全には混ざらず分離します。
油は水より軽いので上へ、水は下へ沈みます。振ると小さな液滴に分かれて一時的に白っぽい混合状態になりますが、時間がたつとまた二層に戻ります。
水と油の混合・分離
まず水か油を入れ、両方そろったら振ってください。白っぽく混ざって見えても、時間がたつとまた油層と水層に戻ります。
液体を追加
容器を振る
簡易モデル: 油は水より密度が低いので上へ、水は下へ移動します。振ると界面が壊れて液滴が増え、混ざり具合が上がります。界面活性剤は入れていないので、放置すると分離します。
油は上、水は下。振ると細かい液滴が増えて一時的に白っぽく混ざります。
操作: まず水か油を入れ、両方入ったら振ってください。止めて待つと、油が上、水が下の二層へ戻っていきます。
Core Idea
混ざりにくい二つの液体も、振ると一時的には細かく分散する。
このページでは、油と水が完全には溶け合わず、振ると液滴が増えて白っぽく見え、静かにすると密度差でまた分かれていく流れだけに絞っています。
Model
このページで残している物理
実験の完全再現ではなく、分離、振とう、液滴の分散、再分離が読みやすくなるように単純化したモデルです。
01
油は上、水は下
油は水より軽いので上へ、水は下へ集まりやすいようにしています。静置時はその差がゆっくり層として現れます。
02
振ると界面が壊れる
容器を振ると境界面が崩れ、油滴と水滴が細かく増えます。そのため全体が白っぽく混ざって見えます。
03
止めると再分離する
界面活性剤を入れていない前提なので、振るのを止めると液滴はそれぞれの層へ戻り、また二層に分かれていきます。
04
乳化は一時的な見かけ
このモデルの白っぽさは、細かな液滴がたくさん浮かんでいる状態を表しています。溶けたわけではありません。
Observations
条件を変えると見え方が変わるポイント
量の比や振る強さを少し変えるだけで、混ざり方も戻り方もかなり印象が変わります。
片方だけだと層は一つ
水だけ、または油だけを入れたときは境界面がありません。二層になるには両方が必要です。
強く振るほど白っぽく見える
振る強さを上げると液滴の数が増え、混ざり具合の指標も大きくなります。見た目もにごったようになります。
止めると少しずつ澄んでくる
振とうを止めると液滴がそれぞれの層へ戻り、上の油層と下の水層がまた見えやすくなります。
量の比で境界の位置が変わる
油を多く入れれば上層が厚くなり、水を多く入れれば下層が厚くなります。混合後も戻る位置はその比で決まります。
Next Steps
混合やモデル化を広げるなら
油と水は混ざりにくい組み合わせの代表例です。ここから別の混合モデルや、シミュレーションの見方へつなげられます。