- ベストアンサー
大気圧・真空
今度子ども向けに以下のような実験をするのですが,計算値の計算の仕方がわかりません。わかる方いらっしゃいましたらアドバイスお願いします 実験は,いわゆるマグデブルグの真空実験と同じようなやつです。 まず,底面の直径が3cmの円柱上の容器を用意し,それを真空ポンプで真空に引きます。容器は,底が外れるようになっていて,底の面にフックが取り付けてあり,重りをどんどんかけてやります。そして真空の力によってどのくらいの重さまで底が抜けることなく耐えれるか試すという実験です。 それで,その重さを一応計算でも出しておきたいのですが,計算の仕方がよくわかりません。アドバイスお願いします。
- ho-ho-
- お礼率77% (83/107)
- 物理学
- 回答数3
- ありがとう数3
- みんなの回答 (3)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
大気圧は、天気図などでもわかるように、約1000hPa(ヘクトパスカル;ヘクトは100のこと、パスカルは圧力の単位で、1平方メートル当たり1ニュートンのこと)です。つまり大気圧は、1平方センチ当たりに、約1kgの荷重がかかっていることに相当します。底面にかかる全体の力は、面積に比例するので、大体7kgになります。実際には、フタの自重や、真空封じにグリースを使うとき、その粘着力の影響などが、あるので若干違って来ます。 この実験を行うときは、穴の大きさ〔フタの大きさ)は、1センチ以下にする方が無難です。もし、いきなり3センチのフタが外れると、内部に流れ込む空気は、音速以上で上蓋に衝突し、円筒を上に突き上げます。そのときの力は、7kgではありません(計算していないので数値は出せませんが、もっと大きな力です)。ボルトなどでしっかり固定しておかない事故を起こしかねません。公開の場でやる場合は、事前にテストして十分気をつけて下さい。
その他の回答 (2)
- nubou
- ベストアンサー率22% (116/506)
半径r[m]の底の面積はπ・r^2 気圧をp[Pa] 重力加速度の大きさをg[m/s^2] ぶら下げる錘の質量をM[kg] とするとふたが開く直前は M・g=π・r^2・p よって M=π・r^2・p/g r=0.015,p=100000,g=9.8だと
お礼
数値を代入して計算すると約7kgですね。ありがとうございました。
- oshiete_goo
- ベストアンサー率50% (374/740)
通常の大気圧(1気圧)は約1kg重/cm^2, つまり1cm^2当たり約1kgwの重さ(力)がかかっています. 底面積を掛ければ見積もれますね.
お礼
なるほど,ありがとうございます。やはり底面積をかければいいのですね。助かりました。
関連するQ&A
- パイプの太さが変わった場合の真空ポンプの性能
御手数ですがお教えください。 7000ccの容器の中を、直径10mm、長さ165cmのパイプで真空引を行ないます。 同じポンプで、直径6mm、長さ300cmのパイプで引いた場合どの程度性能は落ちますか? その計算式等簡単なシュミレーションできる方法あればあり難いのですが
- 締切済み
- SE・インフラ・Webエンジニア
- 真空容器の強度について質問です。
真空容器の強度について質問です。 ステンレス製容器 直径160mm×高さ160mm 蓋を10mmもしくは20mmのアクリル板で作成予定です。(蓋の固定なし) 真空圧力は10kPa(1/10気圧) この時 のアクリル板にかかる応力と歪み量の計算の仕方を教えて頂きたく。 5mmのアクリル板は有るのですが、多分歪むでしょうし、破断するのが怖くて。 可能であれば安い10mmを購入したいと思ってます。 宜しくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 真空ポンプとデシケーターの関係について教えて下さい。
最近、真空脱泡をしたくて、デシケーターと真空スタートを購入したのですが、パスカルとTorrの単位が理解できず。デシケーターの容量にポンプが合っているのかが分かりません。 ちなみに使うポンプとデシケーターは ポンプ:ダイヤフラム真空ポンプ 到達圧力160Torr 排気速度60L/分 デシケーター:真空度許容範囲:約133Pa(1mmHg) 内径(mm):φ306 全高(mm):368 内容量:約19L です。 先ほど試しに容器に入れた水をデシケーターにいれて減圧してみたんですが、約一分で真空ゲージが-0.08Mpaになり、その後徐々に-0.084Mpaまで目盛りは動くものの、そこから35分ほどポンプを稼働させましたが全く変わりませんでした。 この状態でシリコーンやエポキシパテなどの脱泡は可能なんでしょうか? 素人実験はちょっと恐くて、脱泡作業をする前に質問させて頂きました。 計算式は分からないので具体的に説明して頂けると助かります。
- ベストアンサー
- 物理学
- 真空度のリークについて
有る容器を真空ポンプを使用して250Paまで真空度を上げて、その容器が時間の経過と共に容器の真空度が下がってきます。 具体的に言うと30分経過で270Paとなります。 使用目的からすると250Paまで真空度をあげた容器が72時間後に950Pa以下であれば問題無いのですが、実際には72時間放置してチェックするのは実際的でないので、30分後のチェックで判断したいと思い、72時間÷30分=144となるので、700Pa÷144=4.86となり、30分後で5Pa以下の圧力上昇であればOKとする。・・・と言う条件でテストすると上記のように20Paアップしてしまい。NGとなりますが、その容器をそのまま72時間放置後容器内の圧力をチェックしたところ520Paでした。 計算上では(270-250)X144=2,880となります。 やはり、最初の高真空の時は容器内の圧力上昇のスピードが速く、ある圧力まで上がるとゆっくりなるのではないかと推測されます。 それを第三者に分からせるための資料なり、計算式は有りませんか?
- ベストアンサー
- SE・インフラ・Webエンジニア
- 放射計の真空度
クルックスが発明したといわれている、放射計(ラジオメーター)についての疑問です。 羽根車が回転するのは、黒い面と白い面との放射吸収の違いにより、その付近の空気に温度差が生じ、板に空気分子が加える圧力に差が生じるためだ、といわれています。 では、空気を薄くしないと、羽根車が回転しないのは、どうしてなのでしょうか。簡単には説明できないものかもしれませんが、わかる方がいられたら、よろしくお願いします。 また、中の真空度はどの程度なのでしょうか。ガラス容器で密閉した所に羽根車を置いて、容器内の空気を、高校にある真空ポンプで抜いていくと、はじめは回らなかった羽根車が回りだす、というレポートを、私はどこかで読んだことがありますから、中の真空度は油回転ポンプで達成できる程度だとは思うのですが、自分で実験したことがありませんので、わかる方がおられれば、よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 真空状態で蒸発した水分は集められますか?
最近、「真空」について興味があり、多くの疑問が頭から離れません。 モヤモヤを解決したく、相談いたします。 例えば、 1、アルミ製の密閉容器を用意します。 2、中に半分くらい水を注ぎます。 3、真空ポンプを使用し、真空状態にします。 4、下から熱を加えます。 という状態の時、容器内の水分はどうなるのでしょうか? 飽和状態になり、一定以上蒸発しない? 真空ポンプの管から外にでていく? 体積が増え、蓋が開いてしまう? この状態の容器上部に乾燥剤などを付けた場合は水分を吸収するものでしょうか? また、真空状態を解いた時、気体化していた水分はどうなるのでしょうか? 別件で、 アクリルやプラスチック製の密閉容器内に食品を入れ真空状態にし、 電子レンジで熱した場合、綺麗にカラカラになるものなのでしょうか? 蒸発した食品内の水分は真空状態を解いた瞬間に水滴となって食品表面に付くのでしょうか? 疑問符ばかりですいません。 真空関連のサイトやフリーズドライ製法、減圧乾燥機のサイトを見てみたのですが、 ズバッっと解決できるような記事が見つけることができませんでした。 「真空」の知識に明るい方、ご教授の程よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 真空容器の強度計算方法を教えて下さい!
真空容器の強度計算方法を教えて下さい! 真空容器の強度は、どのように計算すれば良いのでしょうか? 仕様は下記の通りです。 胴体 ; 直径400mm,内径360mm(肉厚20mm),高さ780mm,材質→アクリル 天板,底板; 直径400mm,板厚5mm,材質→アルミ 使用圧力 ; 0.1気圧 その他 ; 胴体と天板および底板は、ボルトで固定します。 このような条件で、問題はありますか? 直感で、天板と底板の強度が足りないように思います。 計算方法を教えて下さい。 宜しくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 円柱・円錐・球の体積を確認できる容器
円柱の体積は,底面が合同で,高さの等しい円錐の体積の3倍。 あと,高さが底面の半径の2倍の高さの円柱は, 底面の半径と,半径が等しい半球の体積の3倍ですが, これを,水を入れて実験,確認できる容器が欲しいです。 数学の教材かなにかをどこかで購入できませんか? 宜しくお願いします。
- ベストアンサー
- 購買・調達
- 円柱・円錐・球の体積の実験教材
円柱の体積は, 底面が合同で,高さの等しい円錐の体積の3倍。 あと, 高さが底面の半径の2倍の高さの円柱は, 底面の半径と,半径が等しい半球の体積の3倍ですが, これを,水を入れて実験,確認できる容器が欲しいです。 数学の教材かなにかをどこかで購入できませんか? 宜しくお願いします。
- 締切済み
- 数学・算数
お礼
流れこむ空気が、音速以上になるとはびっくりです。かなり頑丈な作りなので大丈夫だと思いますが、しっかりとテストをしたいと思います。ありがとうございました。