Täsmälleen kuten oikeat pilvet! Koe adiabaattinen laajeneminen alkoholin ja muovipullon avulla
Tässä puhuu tiedevalmentaja Ken Kuwako. Joka päivä on uusi koe.
Tällä kertaa tutustumme adiabattiseen laajenemiseen eli ilmiöön, jossa kaasu jäähtyy laajetessaan. Koe on helppo tehdä kotona, mutta sen taustalla oleva fysiikka on täsmälleen sama kuin pilvien synnyssä taivaalla. Tarvitset vain muutaman arkisen tavaran. Kokeile itse!
Tarvikkeet ja kokeen vaiheet
Tarvitset vain nämä kolme asiaa: tyhjän muovipullon, yhden suihkauksen käsidesialkoholia sekä kenkien hajunpoistosuihkeen (Amazon).
Suihkauta ensin pieni määrä alkoholia tyhjään pulloon. Heiluttele pulloa kevyesti, jotta sisäpuoli täyttyy alkoholihöyrystä. Lisää sen jälkeen vähän hajunpoistosuihketta ja sulje korkki nopeasti.
Nyt kaikki on valmista. Seuraavaksi vain puristat pulloa voimakkaasti käsilläsi.
Katso myös tämä video.
Kun päästät pullosta nopeasti irti, huomaat että sen sisälle ilmestyy yhtäkkiä valkoinen sumu. Se on pieni pilvi.
Miksi pilvi syntyy? – adiabattisen laajenemisen salaisuus
Käydään ilmiö vaihe vaiheelta läpi.
Ensimmäinen tärkeä kohta on se, että pullo täytetään alkoholihöyryllä ravistamalla sitä alkoholin kanssa. Tässä vaiheessa etanoli on jo muuttunut kaasuksi ja leijuu ilman joukossa.
Kun pulloa puristetaan, sisällä oleva ilma pakkautuu kokoon. Puristus nostaa ilman lämpötilaa hieman, koska siihen tehdään ulkoista työtä. Tätä kutsutaan adiabattiseksi puristumiseksi. Lämpeneminen puolestaan lisää sitä määrää etanolia, joka pystyy olemaan kaasuna.
Kun ote pullosta irrotetaan, puristunut ilma laajenee nopeasti takaisin normaalitilaan. Tällöin ilma käyttää omaa energiaansa laajenemiseen, jolloin sen lämpötila putoaa äkillisesti. Tätä kutsutaan adiabattiseksi laajenemiseksi. Lämpötilan laskiessa ilmassa ollut etanolihöyry tiivistyy takaisin pieniksi nestepisaroiksi. Nämä lukemattomat pikkupisarat hajottavat valoa ja näyttävät siksi valkoiselta pilveltä.
Miksi käytetään alkoholia eikä vettä?
Moni ehkä miettii: “Eikö sama onnistuisi vedellä?” Hyvä kysymys.
Kun pulloa puristetaan käsin, lämpötilan muutos on oikeasti hyvin pieni. Siksi tarvitaan aine, joka reagoi herkästi jo pieneenkin lämpötilan vaihteluun. Etanoli höyrystyy ja tiivistyy paljon helpommin kuin vesi, joten pilvi näkyy selvästi. Pelkällä vedellä sumua syntyy tuskin lainkaan.
Hajunpoistosuihkeella on myös tärkeä tehtävä. Se sisältää erittäin pieniä hiukkasia, jotka toimivat tiivistymisen “ytiminä”. Niiden ympärille etanolipisarat voivat kerääntyä. Täsmälleen samalla tavalla oikeat pilvet muodostuvat ilmakehässä pölyn, suolan tai muiden pienten hiukkasten ympärille.
Taivaan pilvet syntyvät täsmälleen samalla tavalla
Myös oikeat pilvet taivaalla syntyvät aivan saman fysiikan avulla kuin tämä pullokoe.
Kun maanpinnan lähellä oleva ilma lämpenee auringon vaikutuksesta, se alkaa nousta ylöspäin. Korkeammalla ilmanpaine on pienempi, joten nouseva ilma laajenee. Laajeneminen viilentää ilmaa, ja ilmassa oleva vesihöyry tiivistyy pieniksi vesipisaroiksi. Näin syntyy pilvi.
Sekä taivaan pilvissä että pullon sisällä tapahtuu sama kolmivaiheinen prosessi: laajeneminen → jäähtyminen → tiivistyminen.
On aika hämmästyttävää, että kämmenen kokoisen pullon sisällä voi tapahtua täsmälleen sama ilmiö kuin valtavalla taivaalla yläpuolellamme.
Yhteydenotot ja yhteistyö
Tieteen ihmeet lähemmäksi arkea! Sivustolta löytyy hauskoja kotona tehtäviä tiedekokeita sekä helposti ymmärrettäviä selityksiä niiden taustalle. Tutustu rohkeasti muihinkin kokeisiin!
・Tiedeaiheinen kirja on julkaistu – lisätiedot täällä
・Lisää Ken Kuwakosta täällä
・Yhteistyöpyynnöt ja esiintymiset (kirjoitukset, luennot, tiedetyöpajat, TV-asiantuntijuus jne.) täällä
・Uusimmat artikkelipäivitykset löytyvät X:stä!
Tieteen ideakanavalla julkaistaan jatkuvasti uusia kokeiluvideoita!
５月のイチオシ実験！
キーンと冷えるドライアイス！気温が上がってくるこの時期・ドライアイスを使った昇華・凝結・等速度直線運動の実験はいかが？
液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 4月30日（木）「THE突破ファイル」（日本テレビ）の科学監修を担当しました。
- 5月8日（金）理科教育ニュースを担当しました。
- 6月14日（日） 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 6月26日（金） 千葉大学の公開研究会（中学理科について授業公開予定）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
X(Twitter)／instagram／Facebook（日本語）
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
