密閉容器内の圧力と設置した解放水柱の水位の関係について

質問

密閉した頑丈なコップに液体を入れ、しっかりとふたをしふたの上から上端が解放されたストローを垂直に差し下端を水面下に入れたとします。さらに容器内気相部をストローとは別の方法で加圧した場合の圧力とストローの水柱の高さの関係はどうなるでしょうか。
さらにストローの上にストローに密着したおもりを載せた場合、どの程度の圧力でおもりを押しのけて中の液体がストローからあふれるでしょうか。この場合ストローの上端まで液体で満たされています。
液体の量は十分ありストローは十分長く容器は温度や圧力による変形はなく、高度差による大気圧の差は無視します。またストローとふたの間の隙間はないものとし液体の比重やおもりの重さなど必要な条件は適宜変数で与えるものとします。
どなたか基本的な考え方だけでも教えてください。よろしくお願いします。

回答No.1

Zincer · ベストアンサー

（内部）＞圧力とストローの水柱の高さの関係はどうなるでしょうか。
これは簡単。コップの水面とストローの水面の差（＝水柱の高さ）による水圧が、内部圧力と外部圧力（大気圧）の差に等しくなります。

＞どの程度の圧力でおもりを押しのけて中の液体がストローからあふれるでしょうか。
おもりの重心がストローの中心の真上にあるとすると、おもりを浮かすための条件は
「大気圧とストローの上端の圧力差」×「ストローの断面積」が、おもりの重量以上
になります。
重心がずれている場合は、モーメントの問題になると思いますので、他の方にお任せします。
「どの程度の圧力」が容器の内部圧力を意味するのであれば最初の関係から算出できます。

お礼

ありがとうございます。おかげで整理ができそうです。