ベルジャー

ベルジャー

20 世紀初頭の真空ポンプ付きベルジャー
用途	ガスまたは真空を含む密閉物体

ベルジャーはガラス瓶で、ベルに似た形をしており（最もよく知られている形では底が開いており、上面と側面は一体となっている）、さまざまな材料（ガラスからさまざまな種類の金属まで）から製造できる。ベルジャーは、真空を生成して保持するために研究室でよく使用される。実験で使用される一般的な科学装置である。^[1]ベルジャーは強力な真空を生成する能力が限られているため、より高い性能が必要な場合は真空チャンバーを使用できる。真空が音の伝播に与える影響を実証するために使用されている。

ベルジャーは、科学的な用途のほかに、展示ケースや透明なダストカバーとしても使用できます。このような場合、ベルジャーは通常、真空下に置かれません。

真空ベルジャーは、ホース継手に通気されたベース上に配置され、ホースを介して真空ポンプに接続できます。ベルジャーから空気を排出することで 真空が形成されます。

真空ベルジャーの下端は、厚いガラスのフランジを形成し、接触を良くするために底部が滑らかに研磨されています。ジャーの底部も同様に重く、平らになっています。通常、その間に真空グリースを塗ります。内部に真空が形成されると、かなりの圧縮力が発生するため、シールを締め付ける必要はありません。このため、ベルジャーは大気圧より高い圧力を封じ込めるために使用することはできず、大気圧より低い圧力を封じ込めるためにのみ使用できます。

ベルジャーは、一般的に教室でのデモンストレーションや、比較的低品質の真空のみが必要な趣味の人によって使用されます。超高真空で行う最先端の研究では、より高度な真空チャンバーが必要です。ただし、効果的なポンプと低いリーク率を備えたベルジャーチャンバーで、いくつかのテストを完了することができます。

ベルジャーを使って真空を作る最初の科学実験のいくつかは、ロバート・ボイルによって報告されました。^[2]彼の著書「新しい物理機械的実験、空気のばねとその効果に触れる（大部分は新しい空気圧エンジンで行われた）」では、ロバート・フックと共同でベルジャー内の空気圧を下げることが内部の物体に与える影響を調べる43の個別の実験について説明しました。^[3]

こうした実験の中で最もよく知られているのは、鳴っているベルを瓶の中に入れ、空気を抜くと鳴らなくなるのを観察するというものである。この実験は、音の伝播は空気によって媒介され、空気媒体がなければ音波は伝わらないことを実証した。この実験は教室での理科実験としてよく使用され、目覚まし時計などをベル瓶の下に置いた状態で実験を繰り返し、空気を抜くと目覚まし時計の音が小さくなるのを利用してその効果を実証する。^[4]さらにベル瓶の中にマイクを入れ、空気を抜くとマイクが検知した音が小さくなるのを観察することで、瓶自体のガラスによる音の吸収の影響を排除することができる。^[5]

ベルジャーを使ったもう一つの一般的な実験は、火のついたろうそくの上にジャーを置き、炎が消えるのを観察して、燃焼には酸素が必要であることを証明するというものである。^[6]この実験の一般的なバリエーションは、ろうそくとベルジャーを水の上に置き、ろうそくが消えるとベルジャー内の水位が上昇するのを観察するというものである。この観察結果は、ジャー内の空気がろうそくによって加熱されて膨張し、ろうそくの酸素供給がなくなり消えると、空気が冷えて収縮し、その結果、水が引き上げられて空間を満たすというものである。よくある誤解は、消費された酸素を補充するために水位が上昇するというものだが、燃焼反応によって二酸化炭素ガスが生成物として生成されるため、この説明は正しくない。^[7]

ジョセフ・プリーストリーも、ベルジャーの下に置かれたろうそくとミントの植物を使った実験を行い、その実験結果は「さまざまな種類の空気に関する実験と観察」で報告されている。ろうそくに火をつけ、次にベルジャーを2つの物の上に置き、ろうそくによって酸素が消費されると炎は消えた。しかし、数日後にろうそくを再び点火することができ、植物が必要な酸素を生成したことが実証された。^[8]

プリーストリーはベルジャーの下で植物とネズミを使った実験も行いました。ベルジャーの中にネズミだけを入れておくと最終的には死んでしまいますが、植物も入れるとネズミは生き残ることがわかりました。

ボイルはまた、昆虫、ネズミ、鳥、魚などさまざまな動物を入れたベルジャーから空気を抜く効果を研究し、空気を抜いたときの動物の反応を観察した。^{[2] [9] [10]} 『新しい物理機械的実験、空気のばねとその効果に触れる（大部分は新しい空気エンジンで作られた）』の「実験40」では、昆虫が減圧状態で飛ぶ能力をテストし、「実験41」では、生物が生存するために空気に依存していることを実証した。

油絵「空気ポンプの中の鳥の実験」は、自然哲学者がベルジャーの中の鳥を使ってボイルと同様の実験を繰り返す 様子を描いています。

真空にすると、ガラスの表面で 1 気圧 (約 14 psi) の圧力差が生じます。爆縮に含まれるエネルギーは、圧力差と排気された容積によって決まります。フラスコの容積は、実験ごとに桁違いに変わることがあります。1 リットル以上のサイズのフラスコを扱うときは、爆縮が発生した場合に備えて、安全スクリーンまたはフロー フードのサッシュを使用してガラスの破片から保護することを検討してください。ガラス器具は、破片をキャッチするためにテープを巻き付けたり、スキューバボンベでよく見られる網状のメッシュで包んだりすることもできます。

真空状態のガラスは、表面の欠けや傷に対してより敏感になります。これらは応力集中の原因となるため、古いガラスはできる限り避けた方がよいでしょう。真空状態においては、ガラスへの衝撃や熱による応力も懸念されます。丸底フラスコは表面全体に応力をより効果的に分散するため、真空状態で作業する場合に安全です。

純粋に装飾的なベルジャーは、ヴィクトリア朝時代には時計、剥製、貝殻、蝋で作った花や果物など、さまざまな品物を展示するための透明なダストカバーや展示ケースとしてよく使われていました。 ^{[11] [12] [13]}装飾的なベルジャーは薄いガラスで作られており、光学的な透明性に細心の注意が払われており、底のフランジが厚くなっていませんでした。このため、真空での使用には適しておらず、真空にすると通常は故障します。

同様のガラスドームは、チーズドーム、ケーキベル、またはガーデンクロッシュとして使用されました。

• 「瓶」（1944年11月）はレイ・ブラッドベリの短編小説で、ウィアード・フィクション誌に掲載された。
• 『ガラスの鐘の下で』 （1944年）はアナイス・ニンの短編小説集である。
• 『ベル・ジャー』（1963年）はシルヴィア・プラスによるロマン・ア・クレフで、当初は「ヴィクトリア・ルーカス」というペンネームで出版された。
• 『美女と野獣』（1991年）は、ウォルト・ディズニー・フィーチャー・アニメーションが制作し、ウォルト・ディズニー・ピクチャーズが公開したアメリカのアニメーションミュージカルロマンチックファンタジー映画です。

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