NHK高校講座

川村先生が用意した材料は、小麦粉（１５０ｇ）、精製水（１２４ｇ）、重曹（６ｇ）の３つです。
重曹は、野菜のあく抜きなどに使われています。

容器の中にパンの生地を入れ、電源を入れます。
すると、電流計の針が動きました。

コンセントにつないだ後は、絶対に電極に触れないでください
電極に触れる場合は、コンセントを抜いてからにしてください


これによって、生地の中の電気が流れたことが分かります。

ここで、生地の中に電気が流れるのは、生地の中に入れた「重曹」がポイントです。

重曹と電気が流れることには、どのような関係があるのでしょうか。
電流が流れると、明かりがつく装置を使って、考えていきます。

まずは重曹で試してみます。
重曹は、固体の炭酸水素ナトリウムで、ナトリウム・Ｎａ、水素・Ｈ、炭素・Ｃ、酸素・Ｏで構成されています。

炭酸水素ナトリウムを化学式で表すと、ＮａＨＣＯ_３になります。

炭酸水素ナトリウムに、この装置をつけても明かりはともりません。
しかし、炭酸水素ナトリウムを水に溶かすと、明かりがともりました。

これは、なぜでしょうか。

炭酸水素ナトリウム・ＮａＨＣＯ_３の固体では、「＋」の電気を帯びたナトリウムイオン・Ｎａ^＋と、「−」の電気を帯びた炭酸水素イオン・ＨＣＯ_３⁻からできています。

固体の状態では、これらのイオンが結びついて動かないため、電流は流れません。

一方、炭酸水素ナトリウムを水に溶かした溶液では、なぜ電流が流れたのでしょうか。
水溶液の中の炭酸水素ナトリウムは、「＋」の電気を帯びたナトリウムイオン・Ｎａ^＋と、「−」の電気を帯びた炭酸水素イオン・ＨＣＯ_３⁻に分かれます。

溶液に電気を通すと、この２つのイオンが動きだして移動します。
電源が交流なので、電極が周期的に入れ替わると、それに応じてイオンが溶液の中を行き来します。
それにより、電気が流れるのです。
パン生地の中でも、このように、Ｎａ^＋とＨＣＯ_３⁻が行き来することで、電気が流れるのです。


彩加　「イオンって分からないんですけど……。」

川村先生　「炭酸水素ナトリウムで説明しましょう。固体でくっついていた物質が溶液に入ると、＋は＋の電気を帯びたイオン（Ｎａ^＋）、−は−の電気を帯びたイオン（ＨＣＯ_３⁻）に分かれます。このイオンが電気を伝える担い手になって電流を通すのです。」

パン生地に電流を流し始めてから３分が経過しました。
様子を観察すると、ガラス容器がくもっています。

生地に刺した温度計で、温度を測ると、約７０℃にまで上がっていました。
これは、生地の中に電流が流れて熱が発生したためです。

では、なぜ熱が発生したのでしょうか。
生地の中はどうなっているのでしょうか。

生地の中では、＋の電気を帯びたナトリウムイオン・Ｎａ^＋と、−の電気を帯びた炭酸水素イオン・ＨＣＯ_３⁻が移動して分かれました。
このとき、イオンが生地の粒子とこすれ合って、熱が発生します。
この熱により、生地の温度が上がったのです。


川村先生　「熱が発生した理由は、分かりましたか？」

キュピトロン　「うーん……。」

川村先生　「生地の中のイオンは、行ったり来たりすることで、ぶつかったり、こすれ合ったりして摩擦をして、激しく運動します。この運動で熱を発生させるのです。」

キュピトロン　「なるほど。」

電流を流し始めてから約４分が経過しました。
スタート時と比べると、生地が膨らんできたことが分かりますが、これはなぜでしょうか。

生地が膨らんだ理由は、熱の発生と関係しています。
生地の中の炭酸水素ナトリウムは、熱によって、炭酸ナトリウム、二酸化炭素、水に分かれます。
このとき、発生した気体の二酸化炭素と水蒸気（水）が、熱によって膨張することで生地を膨らませたのです。

川村先生　「約１０分経ったので、生地を見てみましょう。」

キュピトロン　「表面が固まって、パンらしくなってきました。」

彩加　「パンのできあがりは、どうしたら分かるのでしょうか。」

川村先生　「電流が流れなくなったら、完成の合図です。ドロっとした状態だと、水分があるため電流が流れて熱が発生します。でも、発生した熱によって水分が蒸発しきってしまうと、水分がなくなってしまうから電気が流れなくなります。」

二千翔　「そこでストップがかかるのか。」

川村先生　「そう！つまり、自動的にスイッチが切れてくれるのです。」


電流計の針を見てみると、針は「０」を指していました。
電流が流れていないことが確認できたので、ここで電源を切ります。

見事、調理器具を使わずにパンを完成させました。

最後に、田畑藤本の２人の登場です。
できあがったパンを切り分けて、みんなでおいしく食べました。


次回もお楽しみに〜！