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★☆サイフォンの原理☆★
mak0chanの回答
- mak0chan
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いろいろなご意見がでて、YKTHさんもかえって混乱されたのではないでしょうか。整理してみましょう。まず「サイフォン」には二つの意味があります。 (1) 液体をいったん高所へあげて低所へ移す曲管。湾管。 (2) ガラス製のコーヒー沸かしの一種。 #5さんの説明がまさに(1)のサイフォンです。その原理は、浴槽の水面に大気圧が加わって押し出しているということです。水鉄砲を手で押す代わりに、大気が押していると考えればよいのです。#2さんはちょっと誤解しておられます。仮に、浴槽に空気が出入りしないような完全な蓋をし、ホースだけを出したとすると、水は流れ出ません。浴槽に完全な蓋をすることは困難ですから、学校でフラスコと曲管を借り、次のような実験をしてみます。 (ア) フラスコの口は開放し、水を曲管で取り出す。 (イ) 次に、フラスコの口を曲管だけが通るゴム栓で蓋をするとどうなるか。 サイフォンは(1)のようにいったん高所へ上げること、と説明される場合が多いのですが、逆に一度低いところへ下げて、元の高さに近いところまで戻すのもサイフォンです。灌漑用水が河川を横断する場合、河川の下をU字状のトンネルで横断します。江戸時代(あるいはもっと以前から)の農業用水や、明治以降の発電用水路に多くの例を見ることができます。 この場合のサイフォンの原理は、大気圧が押しているのではなく、上流側の水の持つ位置エネルギーによるものです。 #8さんの『パスカルの定理』は、「密閉された静止流体は、その一部に受けた圧力を増減なく、すべての部分に伝達する。」ですから、サイフォンとは全く関係のない、誤った説明です。 (2)のコーヒー沸かしの場合ですが、#3さんがいわれているとおりです。フラスコの水は加熱されて気化し、膨張するので、居場所のなくなった水が上部のロートに移ります。火を止めると、温度は急激に下がり、下部フラスコ内の気圧が低下するので、ロートから水(コーヒー)が下部フラスコに戻ってきます。 この場合のサイフォンは、大気圧によるものではありません。 以上長くなりましたが、サイフォンの原理を整理すると、「大気圧によるもの」、「流体の位置エネルギーによるもの」、「液体の温度による体積の変化によるもの」の三種があるということです。 「サイフォンの原理はあくまでも気圧を利用したやり方」とする、#9さんの説明は的確ではありません。
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