注射器を逆さにして液体が垂れるのはなぜ？

質問

注射器で水を吸い込み逆さにしても、垂れてこないのは質問No.1823337と同じ様に、気圧と表面張力の関係と理解していますが、注射器に水と空気が入ると、わずかづつ垂れてきます。これはなぜでしょうか。具体的には水2/3、空気1/3程度だと垂れてきます。

回答No.4

noname#104477

そういう事ですか、ならピストンは考える必要は無いのですね。

ではこんな仮説は如何でしょうか？
空気が有ると水が蒸発する為に空間の圧力が増える方向に働き、空間の体積が増え、結果水が落ちやすくなる。

ならどうして水2/3、空気1/3の時が最も落ちやすいか、ですがこんな仮説は如何でしょうか。つまり
先程の理由と水の重さが関係してくるのです。

たとえば水が少ないと蒸発はするが、しかし出口近辺の圧力が小さくなるために垂れにくい。
逆に多すぎると水が蒸発しても空間の膨張が僅かなので垂れにくい。結局空間の膨張と水圧の関係で先程の比率の時が最も垂れやすい、という事では有りませんか？あくまでも想像ですが。

確認の方法ですが温度を変えてみたらどうでしょうか？
室温一定でその部分だけ温度を変えるのではなく室温そのものを変えるのです。つまり室温一定でそこの部分だけ温度を変えると内部の圧力が初期状態から変化するために、より垂れやすくなったり、その逆も有りますから。

結局正確に実験するには室温そのものをたとえば１℃刻みに設定し垂れ具合を観察するのです。

私の想像ですが室温を上げてから実験をするとより多く垂れるような気がします。空気の膨張では有りません（室温を上げてからですから）、水の蒸発が活発になるからです。

お礼

何度もありがとうございます。
水の蒸発による圧力上昇も考えられますか。
条件を変えて実験してみます。
ありがとうございました。

回答No.3

noname#62864

ご質問内容とは関係ないかもしれませんが、注射器の場合には、可動性の内筒があります。これにも大気圧が作用しますので、内筒が移動する際の摩擦や中にある水の粘性などがなければ、重力によって内筒が下がり、内容物がでてきます。
したがって、コップや瓶やストローの場合とは事情が違うと思います。

水だけのときに中身がでてこないのは、これまでのご回答の通りだと重いますが、空気が入った場合には、中に入っている水の重力で、内部の空気が引っ張られて、体積が増加することも影響すると思います。すなわち、液体と比較して、気体はわずかな圧力変化で膨張するということも関係すると思います。

お礼

お礼が遅くなりました。
今回は、ある機器で密封されたわずかな空間の中に液体がは入っており、本来垂れてほしくないのですが、垂れてきています。それを注射器に置き換えて考えていました。ストローで考えた方が近かったかもしれませんでした。
ご意見参考にさせていただきます。
ありがとうございました。

回答No.2

Deerhunter

注射器を手で持ったりして多少でも空気が熱膨張するからではないでしょうか？
ある種のピペットと同じ原理ですね。

お礼

ご回答ありがとうございました。
注射器を手で持たなくても液体が垂れてきます。
熱が伝わっていないと思ってもいても、わずかに気体の体積が変化しているのかもしれません。
ご意見ありがとうございました。

回答No.1

noname#104477

こんばんはkurokuboyと申します。
ちょっと考えてみたのですが次のような理由では有りませんか。つまり

全部水の場合はピストンとシリンダーの間にも水が有ってこれの粘性、吸着力でピストンが動きにくい。従って落ちようとする水とピストンの重さだけではピストンは下がらない、つまり水は出てこない。

次に空気が有る場合には先程の粘性が働かずピストンは動きやすいので水はたれる。まあ多少は濡れているでしょうけど影響は少ないのでは有りませんか。

ちょっと思いつくままに書いてみました、違っていたらすみません。

お礼

お礼が遅くなりました。
今回は、ある機器で密封されたわずかな空間の中に液体がは入っており、本来垂れてほしくないのですが、垂れてきています。それを注射器に置き換えて考えていました。
ご意見参考にさせていただきます。
ありがとうございました。