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3分でわかる圧力の計算!水圧・大気圧の違いも!登録者数95万人人気講師がわかりやすく解説

大気による圧力

3本目の動画は大気による圧力についての解説です。

空き缶に少し水を入れて沸騰するまで熱すると、水は水蒸気に変わります。どんどん水蒸気が出ている缶の口にラップをかけ、水をかけて冷やすと…空き缶がすごい勢いでつぶれてしまうんです!

もちろん、手で押しつぶしたわけではありません。空き缶をつぶしたのは大気の圧力である「大気圧(たいきあつ)」という力です。

image by Study-Z編集部

空き缶にラップをして冷やしたとき、缶の中の水蒸気が急に水に変わり、それまでよりも空き缶の中の圧力が小さくなります。実験を始める前までは、空き缶の中にも外にも均等に大気圧がかかっていましたが、缶の中の圧力が小さくなるとそのバランスが崩れ、空き缶を押しつぶしてしまったんです。

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空き缶を簡単にへこませてしまうくらいの大きな力がかかっているんだな。俺たちのからだにも、つねにこの大気圧がかかっているんだ。

なお、水圧は水にはたらく重力によって生じていますが、この大気圧は空気の重さによって生じています。

大気圧の大きさ

上空から海面までの空気にはたらく重力は1㎡あたり約100000N。ここから、海面上の大気圧は約100000Paです。

大気圧はどこでも同じ値、というわけではなく、標高の高いところほど小さくなるということを覚えておきましょう。

ポテトチップスの袋をもって登山に行くと、登るにつれてその袋はふくらみます。これは、大気圧が小さくなって袋をおす力が小さくなり、袋の内側からの圧力の方が大きくなるためです。

また、真空容器にマシュマロを入れて気圧を下げると、形はそのままで、大きさだけが大きくなります。気圧が小さくなったため、マシュマロの中の空気がマシュマロの壁をおす力の方が大きくなるためです。

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形が同じままだということは、マシュマロの全面が均等に膨らんだことになる。つまり、大気圧は水圧と同じように、あらゆる方向にはたらいているということがわかるな。

圧力の計算はよくテストにでる!

前半の圧力に関する問題は、テストなどでとてもよく出題されます。公式をきちんと覚え、単位にも注意しながら圧力の計算ができるようになりましょう。

また、水圧や大気圧についての知識も重要です。普段生活しているとわかりませんが、私たちは日ごろからとても大きな大気圧という力の下で生活し、お風呂に入れば水圧を受けています。その力の大きさや性質について知っておくことは、テストと関係なく必要なことでしょう。

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yu_onozuka