開かないびんのふたは、お湯で温めると開けやすくなる
ふたが広がるのは、0.04mmほど。
この判定の対象「開かないびんのふたは、お湯で温めると開けやすくなる」
もくじ
ジャムのびんが、どうしても開かない。手が赤くなるほどひねっても、ふたはびくともしません。そんなとき、昔からよく言われる方法があります。「ふたをお湯で温めると開く」です。
お湯で温めると開くという裏ワザは、物理で説明できる本当の話です。ただ、計算してみると、直径7cmのふたを60℃まで温めても、直径が広がるのは0.04mmほどしかありません。1mmの25分の1です。そんなにわずかな広がりで、なぜふたが開くのでしょう。そして、ふたをあんなに強く押さえつけているのは、いったい何なのでしょう。
この記事では、まず、温めると金属のふたがどれだけ広がるかを計算します。次に、ふたを強く押さえている「びんの中の真空」のしくみを説明します。そのあと、多くの人の手の力ではびんを開けきれないという研究と、やけどをしない温め方を紹介します。
01金属のふたを温めると、内側の穴も同じ割合で広がる
物は温めると、少し膨らみます。これを熱膨張（ねつぼうちょう）といいます。
ここで一つ、間違えやすい点があります。輪の形のふたが熱で膨らむと、内側の穴は狭くなりそうな気がします。でも実際は逆です。熱膨張では、どの部分の長さも同じ割合で伸びます。穴の直径も、同じ割合で大きくなるのです。だから、温めたふたは緩みます。
では、びんの口のガラスも同じように膨らんだら、どうなるでしょう。ふたもびんも広がるなら、すき間はできないはずです。そこで大事になるのが、金属とガラスの「膨らみやすさ」の違いです。アメリカのジョージア州立大学には、物理の解説サイト「ハイパーフィジックス」があります。そこに、材料ごとの膨らみやすさの表がのっています。
表の数字を比べると、鋼のふたは、ガラスの約1.4倍膨らみやすいことが分かります。差は、たったそれだけです。
02直径7cmの鋼のふたを20℃から60℃に温めても、直径は0.04mmほどしか広がらない
ハイパーフィジックスは、実際に計算もしています。直径7cmの鋼のふたを、20℃から60℃まで温めたとします。ふたの直径が広がるのは0.0036cm、つまり0.036mmです。
同じ式で、ガラスの口も60℃まで温まった場合を計算してみます。ガラスの口は約0.025mm広がります。ふたとの差は、たった0.01mmほどです。これでは、ふたはほとんど緩みません。
それでもお湯が効くのは、ふたとガラスで温まる速さが違うからです。鋼は、ガラスの60倍以上も熱を伝えやすい材料です。お湯をふたの真ん中に当てると、薄い金属のふたは全体がすぐ温まります。一方、ガラスはなかなか温まりません。ふただけが熱くなり、ガラスが冷たいままなら、ふたとびんの口の広がりの差は0.036mmに近づきます。
ハイパーフィジックスは、この程度の広がりでも、固いふたが開くことがあると書いています。そして、温めてふたを緩められることは実験で分かっている、とも述べています。
03ふたを強く押さえているのは、びんの中の真空
では、なぜふたはあんなに固いのでしょう。ねじを強く締めすぎたから、だけではありません。
アメリカのジョージア大学には「家庭用食品保存センター」があります。このセンターは、家でジャムなどをびん詰めにするときの手引きを公開しています。手引きによると、びん詰め用のふたのふちには、みぞがあります。そのみぞに、色のついたパッキン材（すき間をふさぐ柔らかい材料）が入っています。
びんを加熱すると、パッキン材は柔らかくなります。そして少し流れて、びんの口を覆います。そのとき、びんの中の空気は外へ逃げていきます。そのあとびんが冷えると、中身が縮みます。するとふたはびんに強く引きつけられ、びんの中は「高い真空」（空気がとても少ない状態）になります。
中身を熱いうちに詰めてふたをする方法は、工場でも使われます。2024年に行われた、びんのふたの研究でも、82〜93℃の熱いうちに詰めたびんで試験をしています。
真空で封をしたびんの中は、外より空気が薄い状態です。そのため、外の空気がふたを上から押しつけます。ふたとガラスは、ぎゅっとこすれ合います。これが、ふたが回らない大きな理由の一つです。このとき、ふたは中に引っぱられて、真ん中が少しへこみます。
04多くの人の手の力は、真空のびんを開ける力に届かない
真空で封をしたびんを開けるには、多くの人が出せる以上の力がいります。2021年、イランの研究チームが、5歳から74歳までの758人で調べました。まず、手首でひねる力の強さを一人ずつ測りました。そして、市販のびんを開けるのに必要な力と比べました。
直径65mmのふたを開けるには、少なくとも4.1N·m（ニュートンメートル）の力が必要でした。直径85mmのふたでは、6.6N·mです。1N·mは、10cmの棒の先に約1kgの重りをつるしたときの、ねじる力ぐらいです。
調べた結果、ふたの大きさなどの条件によって、25%から100%の人が、必要な力に届いていませんでした。とくに、女性と5〜9歳の子どもで力が足りませんでした。研究チームは、誰でも開けられるように、開けるのに必要な力を1.8N·mまでにするべきだと提案しています。
05やけどをしないように、ふたにだけお湯を当てる
最後に、安全な温め方です。アメリカの消費者製品安全委員会（CPSC）によると、大人でも次の時間でひどいやけどを負うおそれがあります。
- 66℃のお湯に2秒
- 60℃のお湯に6秒
- 54℃のお湯に30秒
- 49℃のお湯でも5分
ふたを温めるときは、びんをタオルなどで持ちましょう。お湯は、ふたにだけ当てます。熱湯を使う必要はありません。お湯が手にかからないように気をつけ、子どもは大人と一緒にやりましょう。大事なのは、ガラスより先に、ふただけを温めることです。温めたあとのふたは熱くなっているので、乾いたふきんごしに回します。
深掘り講義
ここから先は、もう一段深く。しくみ・史料・論争まで踏み込みます。
固体が温まると膨らむのは、原子の震えが大きくなるから
固体の中の原子は、決まった位置でたえず小さく震えています。温度が上がると、その震えが大きくなります。ハイパーフィジックスの説明では、震えが大きくなると、平均すると原子どうしの間が少し広がります。これが熱膨張です。
ハイパーフィジックスは、ここで面白い問いを立てています。鋼はガラスの60倍以上も熱を伝えやすいのに、なぜ膨らみやすさは1.4倍しか違わないのか、という問いです。理由は、熱を運ぶしくみと、膨らむしくみが違うからです。金属の中には、自由に動ける電子があります。この電子が、熱を速く運びます。しかし、膨らみ方を決めるのは原子そのものの震えで、電子はほとんど関係しません。だから、「熱の伝わりやすさ」と「膨らみやすさ」は別のものなのです。
アルミのふたや耐熱ガラスのびんなら、広がりの差はどう変わるか
ハイパーフィジックスの表の値を使うと、ほかの材料の組み合わせも計算できます。条件は同じく、直径7cmのふたを20℃から60℃に温める（40℃上げる）とします。
アルミのふた（膨らむ割合24）なら、広がりは約0.067mmです。鋼のふたのほぼ2倍です。びんが耐熱ガラス（パイレックス、膨らむ割合4）だった場合は、びんの口の広がりは約0.011mmしかありません。このとき、鋼のふたとの広がりの差は、普通のガラスのときの約2倍になります。どちらも、ふたとびんが同じだけ温まったときの計算です。膨らみやすさの差が大きい組み合わせほど、温めたときに緩みやすい、ということになります。
びんの中の空気が薄いと、外の空気は何kg分の力でふたを押すか
私たちの周りの空気は、1cm²あたり約1kgの重さで、あらゆる物を押しています。この押す力の強さを、1気圧といいます。普段は、びんの中にも空気があるので、内と外から押す力がつり合っています。
では、計算してみましょう。直径7cmのふたの面積は、約38cm²です。仮に、びんの中の空気が、外の半分の圧力しかなかったとします。すると、ふたは約20kg分の力で、びんに押しつけられることになります。実際の真空の強さは、中身や詰め方で変わります。そのため、この20kgという数字は「例えば」の計算です。それでも、ふたとガラスの間に大きな摩擦が生まれる理由は見えてきます。
摩擦（まさつ：こすれ合う面が動きをじゃまする力）は、面を押しつける力が大きいほど強くなります。だから、真空をなくすと、ふたは急に軽く回ります。2024年のアルミのふたの研究で、開ける力が最大で約半分になったのも、この考え方で説明できます。
びん詰めでは、冷えたときにできる真空が、中身を守っている
家庭用びん詰めの手引きを読むと、真空は失敗ではなく、むしろ目的だと分かります。ジョージア大学のセンターは、正しいびん詰めは「高い真空」を作ると説明しています。そして、その真空が、空気や微生物を入れない封になるといいます。
つまり、開けにくさは、中身が安全に守られているしるしでもあります。封がきちんとできたふたは真ん中がへこみ、たたくと高くすんだ音がします。開ける人の力に合わせることと、食べ物を安全に保つこと。この二つをどう両立させるかが、2021年のイランの研究や、2024年の新しいふたの研究が向き合っている問題です。
ふたを開ける力の上限は、一番力の弱い人に合わせる
2021年の研究が提案した1.8N·mは、調べた人たち全員が開けられるようにするための上限です。手の力は、年齢や体の状態で大きく違います。だれでも使える道具を考える分野を、ユニバーサルデザインと呼びます。びんのふたのように毎日使う物ほど、「平均的な人」ではなく「一番力の弱い人」に合わせる考え方が大切になります。
06まとめ
開かないびんのふたをお湯で温めると開きやすくなるのは、本当です。金属のふたは、ガラスより熱で膨らみやすく、しかも速く温まるからです。ただし、直径7cmのふたを20℃から60℃に温めても、直径が広がるのは0.036mmほどです。
ふたを押さえつけている大きな力は、びんの中の真空と、外の空気の重さです。2021年の調査では、条件によって25〜100%の人が、真空のびんを開ける力に届いていませんでした。びんが開かないのは、あなたの力が弱いからではありません。ふたが、それだけ強く押さえつけられているからです。
人に話すなら、こう言おう
びんのふたをお湯で温めると開くのは本当なんだけど、ふたが広がるのは0.04mmくらいなんだって。ふたを押さえている一番の犯人は、びんの中の真空らしいよ。
英語で読む
Why Hot Water Opens a Jar
英文をタップすると、その文の訳が出ます。
You want some jam, but the lid will not turn.ジャムを食べたいのに、ふたが回りません。 Many people say, "Run hot water over the lid."多くの人が「ふたにお湯をかけて」と言います。 This trick really works, and science can explain it.この技は本当に効き、科学で説明できます。
When metal and glass get warm, they expand, or get a little bigger.金属とガラスは温まると膨張します。つまり、少し大きくなります。 The hole in a metal lid also gets bigger.金属のふたの穴も大きくなります。 Steel expands about 1.4 times more than glass.鋼はガラスの約1.4倍ふくらみます。 Also, heat moves through steel more than 60 times faster, so the lid gets hot before the glass does.また、熱は鋼の中をガラスより60倍以上速く伝わるので、ガラスより先にふたが熱くなります。
But the change is very small.でも、その変化はとても小さいのです。 A steel lid that is 7 centimeters wide grows only about 0.04 millimeters when you heat it by 40 degrees.直径7センチの鋼のふたを40度温めても、広がるのは約0.04ミリだけです。 So why is the lid so tight in the first place?では、そもそもなぜふたはそんなに固いのでしょう。
The answer is a vacuum.答えは真空です。 Some jars are filled and closed while the food is hot.中身が熱いうちに詰めて、ふたをするびんがあります。 As the food cools, it gets smaller, and the lid is pulled down hard.中身が冷えると縮み、ふたは強く引き下げられます。 The air outside then pushes on the lid.すると外の空気がふたを押しつけます。 In a 2021 study in Iran, many people, especially women and young children, could not twist hard enough to open these jars.2021年のイランの研究では、多くの人、とくに女性と小さな子どもが、こうしたびんを開けるほど強くひねれませんでした。
So if a jar will not open, it is not just your weak hands.だから、びんが開かなくても、あなたの手が弱いだけではありません。 Hold the jar with a towel and let warm water run only on the lid.タオルでびんを持ち、温かいお湯をふたにだけ流しましょう。 But be careful, because very hot water can burn your skin in just a few seconds.でも気をつけて。とても熱いお湯は、ほんの数秒で皮膚をやけどさせることがあります。
4択問題 Reading Quiz
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Q1What is this story mainly about?
この話は主に何についてのものですか。
正解：B Why hot water helps open a jar and why lids are tight
第2段落でお湯が効く理由、第4段落でふたが固い理由（真空）を説明しているので正解はB。Cのガラスが割れる話は本文に出てきません。
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Q2How much does a 7-centimeter steel lid grow when you heat it by 40 degrees?
直径7センチの鋼のふたを40度温めると、どのくらい広がりますか。
正解：C About 0.04 millimeters
第3段落の2文目に about 0.04 millimeters とあるので正解はC。Bの1.4は鋼とガラスのふくらみ方の比（倍）で、長さではありません。
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Q3Why does the lid get hot before the glass?
なぜガラスより先にふたが熱くなるのですか。
正解：A Because heat moves through steel much faster
第2段落の4文目に、熱は鋼の中を60倍以上速く伝わるとあるので正解はA。Dはふたが金属（鋼）なので違います。
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Q4In paragraph 2, the word "expand" is closest in meaning to ...
第2段落の expand に最も意味が近いものはどれですか。
正解：D get a little bigger
第2段落の1文目で expand, or get a little bigger と言いかえているので正解はD。Bの「冷たくなる」は温まるときの話と反対です。
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Q5Which is true about the 2021 study in Iran?
2021年のイランの研究について正しいものはどれですか。
正解：C Many people could not twist hard enough to open the jars.
第4段落の最後の文に、多くの人が開けるほど強くひねれなかったとあるので正解はC。Bは女性や子どもも登場するので違い、Dのようなことは書かれていません。
重要語 Key Words（タップで裏返る）
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lid名詞ふた
Put the lid on the pot.
なべにふたをしなさい。
💡 まぶたは eyelid（目のふた）。
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expand動詞膨張する、広がる
The balloon expanded in the warm room.
暖かい部屋で風船がふくらんだ。
💡 名詞は expansion（膨張）。反対は contract（縮む）。
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steel名詞鋼、はがね
This bridge is made of steel.
この橋は鋼でできている。
💡 steal（盗む）と同じ発音なので注意。
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vacuum名詞真空
There is no air in a vacuum.
真空の中には空気がない。
💡 vacuum cleaner は「掃除機」。空気を吸いこむ機械です。
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tight形容詞きつい、固くしまった
These shoes are too tight for me.
この靴は私にはきつすぎる。
💡 反対は loose（ゆるい）。
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twist動詞ひねる、回す
Twist the cap to open the bottle.
ふたをひねってボトルを開けなさい。
💡 turn より「ねじる」感じが強い言葉。
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burn動詞やけどさせる、燃やす
Be careful not to burn your hand on the stove.
コンロで手をやけどしないように気をつけて。
💡 名詞でも「やけど」。過去形は burned。
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in the first place熟語そもそも
Why did you buy it in the first place?
そもそも、なぜそれを買ったの？
💡 話の出発点にもどって問うときに使う表現。
SOURCES出典・ウラ取り
この記事の事実は、次の資料を実際に開いて確認しています（確認した事実 16件）。
- Thermal Expansion: How to Loosen a Jar Lid（HyperPhysics、ジョージア州立大学）hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Thermal Expansion Coefficients（HyperPhysics、ジョージア州立大学）hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Recommended Jars and Lids（National Center for Home Food Preservation、ジョージア大学）nchfp.uga.edu
- Cooling Jars and Testing Jar Seals（National Center for Home Food Preservation、ジョージア大学）nchfp.uga.edu
- How Canning Preserves Foods（National Center for Home Food Preservation、ジョージア大学）nchfp.uga.edu
- Dianat, I. ほか (2021) Mismatch between jar opening demands and wrist torque strength of consumers in Iran, Applied Ergonomics 94:103421doi.org
- Qiu, S. ほか (2024) New Aluminum Lug Closure Reduces Removal Torque while Ensuring Hermetic Seals in Glass Jars, Food Protection Trends 44:273doi.org
- Avoiding Tap Water Scalds（米国消費者製品安全委員会 CPSC）cpsc.gov
文章はすべて資料をもとに独自の言葉で書いています。画像はオリジナルのイメージです。誤りにお気づきの方は訂正窓口へ。
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塩入りの氷水なら、約2分半で冷えた。
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No.165地球はまん丸ではなく、少しつぶれた形をしている
18世紀、確かめるために北極圏と赤道へ測量隊が出た。
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バニラの花は、朝に開いてその日の午後に閉じる。
No.12960人のおへそを調べたら、2368種類の細菌が見つかった
全員にいた細菌は、1種類もなかった。