電気でパンを焼く「電気パン」の実験

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ケン博士

サイエンストレーナーの桑子研です。

部活動で電気パンの実験を行いました。参考にしたのはこちらのサイトです。ステンレス板がこちらのサイトだと1mmと書かれていたので、これを買ってきたのですが、厚すぎて加工することが金バサミや、糸鋸ではできず、どうしたものかと思ったところ、「ハサミで切れる厚さ」と上のサイトに書かれているので、これは0.1mmの間違いかもしれないと思って、その厚さで実験をしました。

amazon　ステンレス板 1mm

ステンレス板をカットして、ホットケーキミックスで種をつくて、それを牛乳パックに流し込んで、電流を流して作ります。

電流が流れるのはイオン（塩化ナトリウム）を持っているからで、イオンが交流電源で振動して電流が流れます。

パンが出来上がってくると、水分がなくなってきて、イオンが減っていきます。そのため、電流が流れなくなったら、水分がなくなったということで完成です。完成までに20分くらいかかったかもしれません。湯気が少なくなったら、電球と接続して、電流が流れていないのかを確認しました。

完成しました。

中が焼けているのか確かめてみました。

美味しく食べることができました。

大学入試改革でいろいろと揺れていますが、新しく来年度からはじまる「大学入学共通テスト」の施工問題の傾向は変わらないことが予想されます。

https://www.dnc.ac.jp/daigakunyugakukibousyagakuryokuhyoka_test/pre-test_h30_1111.html

これらを見ると、実験とそのデータを扱う問題が多く出題されていますね。大学入学共通テストの内容をうらなうためにも、物理基礎について特徴的な問題を見ておきたいと思います。今回このサイトで扱うのは大問３の「電気パン」を作る問題です。問題については上記のサイトを御覧ください。

電気パンを作る実験、よく科学部でやっていました。こんな感じで焼き上がります！

タネを感電させて蒸しパンを作ろう！科学のレシピ

問１

図２より開始後６分（３メモリ）の電流はおよそ1.25Aです。

電圧は１００Vで一定なので、「オームの法則」から、

V　　=　　I　　　R
↑　　　　↑
100　　1.25

抵抗値は80Ω　　③　答

問２

図２より開始後１０分から１５分までの５分間に流れている電流はおよそ1.0Aです。

電圧は100Vで一定なので、「ジュール熱の式」から、時間ｔは秒を使うことに注意して代入すると、

Q　=　I　　　V　　　t
↑　　　↑　　↑
1.0　100　　５×60

これを解くと、ジュール熱は30000Ωです。　　④　答

問３

ケーキ生地の中に含まれる水分と食塩などは電解質であり、直接電流を流すとジュール熱が発生し、生地の温度は上がっていきます（図３の０分から１２分）。

このジュール熱により生地に含まれているふくらし粉（炭酸水素ナトリウム）が分解し、二酸化炭素が出て生地が膨らみます。電流を流し続け温度が100℃に達すると、水分が蒸発して減少します。この間に与えられたジュール熱は水から水蒸気の状態変化に使われ、温度は１００℃で一定になります（図３の１２分から２６分）。

これにともなって水分が減り、電解質が減少します。そのため生地の抵抗値は大きくなり、図２の２６分付近で電流が流れなくなります。その結果、図３の２６分以降ジュール熱が発生しないので、温度が下がっていきます。　②　答

選択肢の中で①・③は消費電力やジュール熱は電圧が一定であっても、電流が変化しているので一定にはなりません。④の状態であれば確かに温度が一定になるものの、なぜ１００℃で温度が一定になるのかには答えていません。

いかがでしたでしょうか。データを読んで、どの式を使えばいいのか？だとか、どのようなことが起こっているのか？を考えさせるような問題が出題されていることに気が付きますね。今後は学校でより多くの実験をやったり、考察させる必要があることが示唆されます。