★☆サイフォンの原理☆★

質問

サイフォンの原理について教えてください！！
まず、サイフォンの原理がなんなのかもわからないんで・・・
細かい事から教えてください☆
自由研究の参考にしたいんで、仮説(あなたの)とか、実験の結果とかも教えてくれると、メチャメチャ嬉しいんですけど・・・ずうずうしいですね・・・

回答No.19

housyasei-usagi · ベストアンサー

お騒がせしましたが，本題に戻らせて頂きます。
No.5で示したサイフォンという現象がなぜ起きるかという，「私なりの」解釈（No.11で宣言した）を説明したいと思います。（当たらずと言えど遠からずかな？？）

さて，No.5で示した手順で，

＞４．風呂からホースの一端を出し，ホース端が風呂の水面以下の高さになるようにする。

　ここでホースの一端を水面以下にするのがミソ。位置エネルギーが加わるようにするのです。
　ここで，脱線している様に感じるかもしれませんが，公園などにあるシーソーに乗ったときどちらに傾くか考えてください。この場合，シーソーは対称形である事（モーメントまで考えない）とします。答えは重いほうに傾くことになります。しかし，当たり前の事ですが，シーソーの両端に十分に強度のある支えがあっては，シーソーは傾きません。これは当たり前ですよね。
（補足：シーソーより定滑車の方が良かった気もするけど，敢えてシーソーにしました。）

　さて，そこで
＞５．塞いでいた指を両方離す。
　とした時が，このシーソーの差さえを外した事と同じ事となります。ホース内の水はシーソーの如く重いほうに流れようとします。この場合，重いか軽いかは，
　１．サイフォンの頂上と，風呂の水面の差
　２．サイフォンの頂上と，外に出したホースの先端の高さの差
　のうち，高さの差が大きいほうが重い方となり，風呂から出した方のホースの先から水が出ます。

　ここから，
＞２．ホースの中に空気が残らないように，ホースに水を満たす。
　が重要になります。

　ここで，注射器を思い出して下さい。注射器のピストン（でいいのかな？）を一杯に押しこんだ状態で，先端に栓をします。ここから注射器を引くと，かなりの力が必要である事がわかります。また，ピストンから手を離すと，元の場所に戻ってしまいます。これは，ピストンを引くことにより,密閉された注射器内部の圧力が大気圧より低くなるからです。

　水は液体なのに，固体に置き換えてばらばらに考えるのも感覚的に難しいかもしれませんが，始めに重力で落ちた水が，この注射器のピストンに相当します。一旦ホースから落ちた水は，もう風呂の床に落ちるしかないので，気圧が下がった部分には風呂の水面からかかる大気圧によって押されて，圧力を戻そうと水が補給される訳です。これが連続的に起こって，風呂の水が外に流れる訳です。

　ここでは模式的な説明をしています。決してホースの先端を見ても，重力によって落ちる水と，大気圧によって押される水の間に注射器を引いた時の様な空間が見えるわけではありませんので念のため。

　舌足らずかもしれませんが，私なりの解説をさせて頂きました。

　ついでに補足しておきますが，水の場合はサイフォン効果で押し上げられる高さは大気圧だけを考慮すれば，地上では約１０ｍが限界です。
　実際には水の温度などの諸条件が加わり，１０ｍを下回ってしまいますけど。（詳しい理論計算までは出来ない！）　また，水の替わりに水銀を使った場合，約760mmが限界です。これは「トリチェリの真空」を調べて見て下さい。