FC2ブログ

科学豆知識No.1 (圧力の話 その1)

みなさまこんばんは。

今日から「科学豆知識」というのを始めます。
生活に身近なところの科学を興味深く取り上げます。
今日は圧力の話を2件書きました。

私は結構車のタイヤの空気圧は気にします。
定期的にチェックしています。
低すぎると燃費が悪くなりますし、何か漏れがあったりするといやですからね。

空気圧計として正確なチェックには、ラインからホースが出ている装置式のものより携帯式の方がいいです。値が安定します。

みなさん、こんなことはないですか?
涼しい時と暑い時で圧の値が違うような体験をされませんか?
では、詳しく考えてみましょう。

高校で物理を習った方はご存知だと思いますが、「ボイル・シャルルの法則」という圧力に関する法則があります。
圧力、温度、体積の間には密接な関係があり、圧力は温度に比例して大きくなります。
気温が高いほどタイヤの中の空気圧は高くなるはずです。
では、実際にはどれほど変るのでしょうか。

もし仮に20℃で2kgちょうどに合わせたとします。
圧力の単位は正確にはkg/cm2であり、1kg/cm2=0.97気圧です。
ここでは簡単に、大気の圧力は大体1kgと考えてください。

圧力は温度に比例するといっても、ここでいう温度は「絶対温度」のことです。
この世は「これ以上温度が下がらない」という「絶対0度」が存在し、それは-273℃です。
よって、20℃=293K (Kは絶対度を示す)です。

では、30℃でどれほど圧力が上がるか計算してみましょう。
P = 2.00 x 303/293 = 2.07 (kg) です。
10℃気温が上がると、空気圧計1目盛くらい上がるんです。

そして40℃になると、同様に計算すると、2.14 kg。
逆に10℃に下がると、1.93 kg。

以上のような感じですね。
本当は、タイヤのゴムが温度により伸び縮みするので、タイヤ内の体積が若干変るため、上で計算したより圧の変化は実際には少なくなります。
ただしその影響はほんのわずかです。
いつもより暑い時は心もち圧を高めに調整し、いつもより寒い時は低めに調整するのがよいでしょう。
(注; 夏は高めに、冬は低めに調整するという意味ではありません。夏も冬も基本は規定の圧に調整しますが、その日の気温がこれから先1ヶ月くらいの平均よりも随分高ければ高めの圧に調整し、平均より低ければ低めの圧に調整するのがよいでしょう、という意味です。)

さて、実はもう1つ付け加えるべき点があります。
スタンドにある空気圧計というのは、大気圧よりもどれだけ「高いか」を計っています。
つまり、もし空気圧計の針が2kgを示したら、大気圧より2kg多いという意味ですから、真のタイヤ内圧力は約3kgです。

大気もボイル・シャルルの法則には従うのですが、大気は系が複雑過ぎて公式に当てはめるような簡素な計算はできません。
それよりも大気圧は気象状況や標高による影響を受けます。

高気圧の下にいる時は大気圧は1kgをやや上回りますが、台風が来たりすると0.95kgになったりします。
でもタイヤの空気圧計に与える影響は大して大きくありません。

むしろ標高2,500mくらいの高所では0.8kgの大気圧になりますから、タイヤへの影響大です。
よって、これから富士山5合目へドライブしようなんて時は、あまり空気圧を高めに合わせない方がいいですし、
逆に5合目のような高所のスタンドではあまり低めに合わせない方がいいです。

ところで、富士山のような高い山に登る時、ペットボトルなどが縮むのは空気の圧力によるものではなく、気温が下がることによる水蒸気の圧力の低下によるものです。
水蒸気もボイル・シャルルの法則に従いますが、空気よりも温度の変化による圧の変化率が大きいためです。
水ではない菓子などの袋は高山では逆に膨らみますから。
スポンサーサイト



テーマ : その他
ジャンル : その他

コメントの投稿

管理者にだけ表示を許可する

プロフィール

ST Rocker

Author:ST Rocker
ビートルズ解析ブログへようこそ!
つくば-千葉-さいたま の三角形を行き来していますす。
モットー:理系なのに熱く音楽、政治・経済を語る。
酒と冒険と音楽をこの上なく愛し波乱万丈の人生を送るB型です。
コメントは本筋に沿ったものをお願いします。

最新記事
最新コメント
カテゴリ
FC2カウンター
Number of visitors
リンク
RSSリンクの表示
検索フォーム
ブロとも申請フォーム

この人とブロともになる

月別アーカイブ
最新トラックバック
QRコード
QRコード