自由研究で雨を降らせる雲を作りたいのですが、仕組みに悩んでいます。 今やろうとしている作り方は、 ・

自由研究で雨を降らせる雲を作りたいのですが、仕組みに悩んでいます。
今やろうとしている作り方は、
・アクリル板等の透明な板で容器を作り、その底に水を敷きます(海を再現)
・そのケースの中には線香の煙をある程度充満させます(大気中のチリ等を再現)
・ケースの下にはホットマット(?)を敷き、水の蒸発を促します。
・ケースの上部の気圧を低くし、水滴を膨張させます←この｢気圧を低くする｣というところに悩んでいます。自分でできるかもわかりません。
・膨張させた水滴をドライアイス等で冷やします(ここで結晶を発達させる)
・この結晶を温めて雨を降らせる
というものになります。
気圧の事は雲を可視化するということが目的なので、予め雲を作っておき、それをケースに入れるということも考えたのですが、ケースに入れた後、それがちゃんと保存されるかがわからなかったので一旦考えを変えました。これの他にも、この自由研究を成功させるのに、どのくらいのサイズのケースが必要なのか、温度の安定した保存方法などもわからないことがたくさんあります。
複数の問題がある事前提で質問しています。
少しでも気になること、違和感等があればアドバイスお願いします。
また、このやり方では成功しないと感じる方がいれば、細かい動作等説明して頂けたら嬉しく思います。
ここまで読んで頂きありがとうございました

No.7 回答者： 宇宙少年ソラン 回答日時： 2022/08/11 15:27

結果だけならば

水槽の上にガラス蓋をして
そこにドライアイスを置くと
ガラス蓋の下から
水滴が落ちて・・
これが雨ですね。

またはガラスコップに
冷えたコーラを入れておくと
外側が結露して水滴がつきます・・
これが雨ですね。

※素人ですが
雲を可視化して
雨状の水滴を発生させるのは
難しいような気がします。

No.6 回答者： moto_koukousei 回答日時： 2022/08/06 00:04

自由研究なら、大きさは自分で作れるサイズで、必要な機材も小遣い範囲で用意できるものでしょう。

なお、
https://www.ssc.slp.or.jp/faq/science-qa-box/qab …
雲粒の大きさ：0.005-0.06mmくらいで、平均して0.02mm程度である。
雲粒の数：1cm3につき、50-500個くらいである。
雲の中の水の量は、1m3につき0.1-5g程度といわれている。雲を見るといかにも多量の水がありそうだが、実際はごくわずかで、かなりスカスカの状態にあるといえる。
実験容器中の水蒸気も凝結･雲粒になるとき、浮かぶ雲粒にはならないで、容器の壁に大半が凝結し容器の内面壁を濡らすのに使われてしまうことが予想される。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%A3%BD%E5%92%8C …
実験容器でそう大きなものは無理だとすると、ポツポツと雨を降らせるには、実験容器の中で大量に水蒸気を供給し続け、それを雲に連続して変える仕組みが必要になる。　
容器内を連続減圧し、同時に、大量に水蒸気を連続供給するのは、ちょっと難しい。減圧方式は諦めた方がイイでしょう。
容器内に連続して大量に水蒸気を供給するのは、ポットなどで水を勢いよく沸騰させるのが楽でしょう。
容器内は、水蒸気の供給で加圧状態になりますが仕方ないでしょう。小さなサイズの容器で加熱と冷却を同時に進めても、雲や霧を見るのは難しいでしょう。
自由研究の目的を、｢雨を降らせる雲を作る｣から、｢水蒸気をどんどん供給して、連続して雨を降らせる｣に変えるのであれば、
容器の中で、電気コンロ？のようなもので100℃の湯を沸かし続け、容器の上をアルミ箔で覆い(密閉させず、過剰な水蒸気は容器外に出していい)、アルミ箔の蓋に1cm間隔で、真鍮製のような画鋲を刺して、針先を下に飛び出るようにする。　その画鋲を刺したアルミ箔の上に氷の塊を乗せる。
湯からでた水蒸気はアルミ箔の蓋に触れて凝結し、画鋲の針に向けて流れ､針先で粒状になって、大きくなったところで落下し、ポツポツ雨となって1cm間隔で降雨する。
実験を終了すると、重量を量れば、実験中に容器外に出た水蒸気量が分かる。　自然界でも、大量に雨が降っても、雨となって地上に落ちるのは水蒸気の一部で相当部分は水蒸気や雲のママで、他所に流れていくのでしょう。

No.5 回答者： angkor_h 回答日時： 2022/07/31 14:34

> この｢気圧を低くする｣というところに悩んでいます。

まず、筒状の台を作ります(用意します)。
円筒形(太さの一様なコップ)とか、立法形(枡形型)とか。
それに合わせた、相似形の蓋(やや大きめ)を作ります。
この蓋をかぶせた後に持ち上げれば、内部圧は概ね1/2に低下します。

> 雨を降らせる雲を作りたい
実際には、
雲というよりも霧を作る程度です。
雨なんか降らず、壁面に水滴ができる程度です。
狭い箱内なので、高度差による気温(気圧)変化や上昇気流なんか
再現は無理なことです。

No.4 回答者： kairou 回答日時： 2022/07/31 14:00

自由研究としては 面白い 試みと思いますが、実現は無理でしょう。

まず あなたが考えている疑問の一つ、
「どのくらいのサイズのケースが必要なのか」については
地球規模の ケースが必要でしょう。
ネット環境にあるのですから「雨が降る仕組み」等の
キーワードで 検索してみて下さい。

若し 自由に 雨を降らせることが出来るなら、
天気予報は 要らなくなります。
農作物の成長に必要ならば、その地域に雨を降らせればよいですし、
野外のイベントや 運動会の日には 雨が降らないようにできる筈です。

No.3 回答者： satouhiroshi 回答日時： 2022/07/31 13:58

下記のURLの「霧箱」の記事を御覧下さい。

実験装置として装置の中に雲を作り雨を降らせるのは、無理と考えた方が良いでしょう。巨大な耐圧性のアクリルの円柱内を過飽和水蒸気で満たし、この円柱の下部の膜やピストンを引いて円柱内の圧力と温度を下げて、この円柱の内部に霧を発生させたとしても、霧が雨粒に成長する為の核がありません。雲を作り雨を降らせるのは諦めた方が良いでしょう。実現が可能な自由研究のテーマを探すべきです。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9C%A7%E7%AE%B1

No.2 回答者： trajaa 回答日時： 2022/07/31 13:56

「一つの空間の中で上部の気圧を部分的に下げる」なんて事は出来ません

密閉された容器の中全体の気圧を下げるとかなら再現できるけど

雨が降る仕組み
雲が出来る仕組み
と言った感じで部分部分をそれぞれでシミュレートするくらいに留めておいた方が良いんじゃ無いですか？

No.1 回答者： kosn 回答日時： 2022/07/31 13:54

自由「研究」なのですから、まずは思った通りやって見て、うまくいかなかったら試行錯誤する、でいいと思います。

その記録が自由研究になります。
まずは思いついたまま、気圧の調整ができないなら気圧ナシで温度差だけでやってみたらいい。
失敗したら、失敗の原因を考えて、仮説を立てて、じゃあケースを大きくしてみようとか、気圧を下げることに挑戦してみようとか、何回も繰り返すのが「実験」です。
仮説を立てる→実験する→結果を記録する→また仮説を立てる…この繰り返しが「研究」です。
結果、うまく雲を作れなくてもいいんです。
例えばケースの中だと雲にならず結露してしまうとかだったら、「なにかに触れると雲にならず水滴になる」という結論でも良い。
そしたら「自然の状態でも、雲の中に何か入れれば、そこを伝って水が落ちてくるのでは？豪雨を防げるのでは？」みたいな考えに結び付けられたら教師も喜びそうです。