【天気の変化】実践DB


2 大気の海の圧力(大気圧) 


 『上空の大気のしくみ』にひきつづいての授業である。
例によって新聞の天気図をOHPでうつしだす。
T『さあ、ここにある「高」とか、「低」が示すものについては、なにを意味
 するのか。前に簡単にふれたが、これをもう少しくわしく、それから、この
 1020とか、1024が何んの数字なのか。そんなことを今日は、勉強し
 ます。』
T『私たちの住む世界は、この上空にある空気の重みを受けて生活しているわ
 けです。これまでに勉強したように、空気にも重みがありますよね。空気と
 いうのは、窒素や酸素の分子が「気体ビュンビュン」で、飛びまわっている
 わけですから、如何に小さく軽いといっても、たくさん集まればやっぱり「
 重み」があるのはあたりまえですね。この重みによって生じる大気の圧力が
 (大気圧)です。これは、まるで深海に住む深海魚が海水の「水圧」のなか
 で生活しているように、私たちは、大気の海の底で「大気圧」を受けながら
 生活をしているわけです。』

■ 地上における大気圧の大きさをはじめて測ったのは、イタリアのトリチェ
 リーである。1643年のことである。水銀を使っての実験である。
 Aの実験で水銀が皿のなかに落ちてこないのはどうしてだろう。その下の図
 を参考にしながら(下の図というのは、水銀の表面にかかるる大気圧と水銀
 柱とが、てんびんでつりあっているような図をのせている。)説明をしてみ
 よう。
  また、水銀はどのくらいの高さのところでとまるだろう。

T『これは、気体をあつめたりするときにこうして実験しますよね。・・・こ
 のときに水は落ちてこないですよね。このことを言っているんですよね。試
 験管でやっても、メスシダーでやっても落ちてこないですよね。』(実際に
 教卓でやって見せながら・・・)
T『これをトリチェリーは水銀でやったというですよね。どうしてだと思いま
 す。』 
S『重い・・・』
T『うん、そう水銀だと重いから、水のなんと13.6倍も重いです。水なか
 なか落ちてこないところも、低いところでここが落ちてくるんですよね。で
 は、いったいどのくらいのところの高さまでの水銀と大気圧がつりあったか
 というと、76cmです。海抜0mのところで・・・』
T『これをmmで表すと760mmですね。さらに水銀の、とうことをわかる
 ように水銀の原子記号をつけて、(・_・)......ン?水銀の原子記号は』
S『・・・』すぐには出てこない。
T『エッチなジィサン水銀のんで・・・』かなり邪道!?(^^ゞポリポリ
S『Hg』
T『うんだから、760mmHg(板書)とかいて、この大気圧を表します。
 これを1気圧とします。』
T『この装置を、このまま高い山の上にもっていったらどうなると思います
 か。』
S『低くなる』
T『なんでかな・・・』質問しながら自分で答えてしまう。後の実験の時間が
 気になる(^_^;)
T『上に、行くということは、前の時間みたように、空気が少なくということ
 になるんやな、だから空気は、ふわふわのすかすが、下のようにぎゅうぎゅ
 うではないですよね。だからあまり、ここ(水銀の面)を押さないですよね。
 だから、低くなる。』なんと強引なる押しつけ。(^_^;)先を急ぐ。
 このとき、水でやったらどこまであがるのかいうことでパスカルのワインを
 使っての話も用意はしていたが、とばす。


T『次は、教科書を見て下さい。もっと一般的に使われている大気圧の単位を
 勉強します。それがこのhPaです。ヘクトパスカルと読みます。』
 『先の1気圧はこのヘクトパスカルで言うと、1013hPaです。この天
 気図にある数値は、この数値を意味しているのです。ただし、ここは大事で
 すから気をつけて下さい。ここにある「高」とか、「低」というのは、けっ
 してこの1013hPaより高いとか、低いとかできめられているのではあ
 りません。まわりより高いか、低いかによってきめられているのです。くわ
 しくは、高気圧、低気圧の勉強のときもう一度やります。』


T『これから、数値のこと、少しおいておいて、この大気圧が、どのぐらいの
 圧力なのかを実験によってみます。』と言って

【実験1】吸盤の実験

 このとき使った吸盤は、曽我部さんに以前にわけてもらったものである。1
年生のときに見せているはずであるが、忘れているものが多いのか。興味深そ
うに見ている。
T『これは、自動車の窓ガラスなんかに、つけてあるあれですね。あれの大き
 なやつ(直径10cm)と考えて下さい。これを、こうして、黒板に・・・』
 黒板にひっつけて、空気を押し出してやる。
T『こうして、黒板と吸盤の間の空気をなくしてしまうと、外からしか酸素、
 窒素の分子はぶつからないから、その大気圧でこうしてひっぱってもなかな
 か離れないです。』ちょっとオオバーに、片足を黒板にかけてはずす真似を
 する。(笑い)あとで、みんなやってみていた。大ざっぱに計算しても
 78.5平方cm。ということは、約80kg重のおもりこの上に載せてい
 るのと同じ計算になる。(゚o゚)ゲッ!!である。

【実験2】ペットボトルを真空ポンプで空気をぬく実験

 これが、結構おもしろい。ほとんど、ぺたっとくっつくまでになる。さらに
は、この実験のおもしろいところは、今回はじめてやってみたのだが、真空ポ
ンプの排気するところから空気を送りこんでやるとほぼ、完全に復元するので
ある。少し空気を押し込みすぎて、ゴム栓をポンと抜いてやると、その瞬間、
ペットボトルのなかが、「くもる」。Y(^^)ピース!これは、使える。のちほど、
雲ができるところで使おうと思う。これも授業がすんで、イタズラをしていた
生徒の発見である。

【実験3】アルミ缶つぶし

 この実験は、2つの方法でやらせた。アルミ缶はひとりに1個持参させた。
これまでは1とう缶でやっていたが、今回は、この会議室で話題になった2つ
の方法で、ジュースのアルミ缶つぶしをやった。

(1) 逆さま直撃型
  水を少し入れ加熱し空気を追い出し、つるぼバサミではさみすばやくひっ
くり返して、水のなかに入れる。(火箸の大きなのがそれの方が、絶対にい
い。)
 これは、なかなかジュースの空き缶ぐらいの大きさでも、迫力がある。
「バキ−ン」(゚o゚)ゲッ!!とその音には、理屈を知っていてもけっこう驚きの様
子である。『こんなんやったらもっとアルミ缶もってくるんやった』と。

(2) ジックリ型
  もうひとつの方法は、同じことだが、ひやすのはジックリと空冷でひやす
ことにする。フタをガムテープでする。(やけどをしないように注意をする必
要がある。)
ジワジワと音がしだしたたら、一挙に「バキーン」と。こちらも結構、人気で
あったがやらなかった班もある。

【実験4】マグデブルク半球・新マグデブルク半球(98年度実施)

 今回は、装置の説明のみ。完全に装置がそろっていない。(/_;) 


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