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サイフォンの原理と大気圧・その1

Posted by h2 at Feb 03, 2011 03:55 AM |
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関連記事を書いていて気になったのだが。

 

ネタ集めにネットをウロウロしたところ、所々で、サイフォンの原理を、大気圧を使って説明しようとしている記事があったりした。なんでだろうと思ったら、どうやらかなり昔に、それなりの学術書で間違えて解説したことがあって、それ以来蔓延している誤解らしい。あとは、コーヒーを入れるときのサイフォンと混同していたりとか(こちらは蒸気圧を使用しているが、名前が同じだけでサイフォンの原理とはまるで関係のない器具)。

 

というわけで、「サイフォンの原理と大気圧とは無関係なんだよ」と解説を試みてみよう、その1。

 

大気圧とは無関係であることを証明するために、サイフォンのホースを、ぐるりとひっくり返した仕掛けを考えてみよう。

逆サイフォン・その1

こんな感じ。

 

さて、ここで注目。このときに、水面Aと水面Bの高さは、どうなるだろうか。

結論から言うと、水面Aと水面Bの高さは釣り合う

もし釣り合わないとすると、この仕掛けを組み合わせることにより、

逆サイフォン・その2

水が勝手に高い方へ移動する装置が出来上がることになる

 

・・・そんなアホなことはあり得ないわけで。

というわけで、この装置で、水面Aと水面Bの高さは等しく釣り合う、ということは納得できると思う。

これは、パスカルの原理により説明される。水面Aと水面Bに掛かる大気圧が、単位面積あたりで等しいから釣り合うわけだ。

 

そうすると。もし大気圧だけを考えた場合、この装置のU字ホース部分を上下ひっくり返したとしても、やはり水面Aと水面Bは釣り合うことになってしまう。ホースをひっくり返したからといって、水面に掛かる大気圧が変化するわけがないからだ。

つまり。

水は永久に流れない。

とうことになる。

 

というわけで、サイフォンの原理で水が流れるのは、大気圧以外の理由による、という結論になるわけだ。

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