暖かい空気と冷たい空気の圧力差

質問

室内換気についてなんですが、室内と室外の温度が違うとその圧力差により換気を行いますよね？
では、暖かい空気と冷たい空気ではどちらのほうが高くなるのでしょうか？
また、圧力が違うとなぜ空気の移動がおこるのでしょうか？

回答No.5

fitto · ベストアンサー

空気は暖められると軽くなり（膨張して密度が薄くなり）、上に昇ることはご承知だと思います。
単純には部屋の空気は暖められて気圧が低くなっており、外の空気は冷えており気圧は高いです。

極端な例
・台風などは空気が暖められ急激な上昇気流により、気圧が過度に低くなります。
・今時期はシベリアが放射冷却などによりギンギンに冷やされるため、空気の密度が高くなりシベリア高気圧となります。
http://contest.thinkquest.gr.jp/tqj2000/30361/allaboutkisyou/highpressure.html

>>圧力が違うとなぜ空気の移動がおこるのでしょうか
台風を考えるとわかると思いますが、気圧の低い所に周囲から空気が吹き込みます。
窓を開けるとわかりますが、どっと外の冷たい空気が吹き込みます。
そして、部屋の暖かい空気は窓の上のほうから押し出され、外の上のほうに向かいます。
台風も同じです。周囲から空気が吹き込みますが、中心（台風の目）では、強い上昇気流となるため風は吹いていないような気になります。

参考URL：

http://contest.thinkquest.gr.jp/tqj2000/30361/allaboutkisyou/highpressure.html

回答No.8

p-21

空気に温度差があると
冷たい空気から暖かい空気へ向かって
気流が発生します
空気は冷たいほうが密度が高く
暖かいほうが膨張して密度は低いのです

簡単に言えば高気圧は冷たく
低気圧は暖かいのです

回答No.7

0144kita

さて、原動力が比重差（対流）として、その空気の動きには圧力差が生じます。そういった意味では原因は「圧力差」ということもできますが、一般に圧力とは大気圧をいうことが多いようです。
その空気の動きである圧力の差は大気圧（静圧）でなく、動圧として検出します。それを計るにはピトー管などが用いられています。
動圧の高い方から低い方へガスは動いています。流線に沿うわけです。
http://www.kanomax.co.jp/e0002.html
ピトー管とは差圧計の一種で、流れに対し正面と直角方向に小孔を持ち、それぞれの孔から別々に圧力を取り出す細管が内蔵されています。その圧力差（前者を全圧、後者を静圧）を測定することにより、風速を知ることができます。

参考URL：

http://www.kanomax.co.jp/e0002.html

回答No.6

0144kita

私もこれは圧力（大気圧）差というより、比重による位置の変化だと思います。
大気圧（静圧）はその地点の上部の空気の重さであり、狭い範囲では同一と考えてよいと思います。
「圧力差」が動圧と考えてはあまり意味のないことだと思います。（原動力は熱エネルギー）
水中にごみが浮遊している場合と同じではないかと思います。

回答No.4

noname#7483

圧力によって換気が行われているというより、比重の違いだと思います。例えば無重力状態なら、拡散によってきわめてゆっくりとした入れ替わりしか起きないはずです。

比重の重い方（冷気）が重力に引っ張られて部屋の下側に流入⇒上の軽い方（暖気）が押し出される。

置き換えて考えると、コップを手で塞ぎ水の中に横向きに沈める⇒手を離すとコップの下の方から重い水が流入⇒空気が追い出される。これも全く同じ理屈。

ちょいとずれますが、温暖前線（暖かい空気が流入）より、寒冷前線（冷たい空気が流入）通過したほうが強風になるのは経験すると思います。これも、部屋の空気の入れ替わりと同じで、冷気が流れ込む勢いはすごいですね。

回答No.3

mizu_atsu

＞室内と室外の温度が違うとその圧力差により換気を行いますよね？
そうでしょうか？圧力も少しは関係あると思いますが、現実としては風などの要因の方がはるかに大きいと思います。あと、比重も関係あると思う（暖かい空気は軽いため上に移動する。）

＞暖かい空気と冷たい空気ではどちらのほうが高くなるのでしょうか？

部屋の中が暖かく、外が寒いとします。
部屋が完全に密閉されているならば暖められた室内の空気は体積が増すので室内の方が圧力は高くなると思います。しかし、現実として家は密封されていません。エアコンの空気孔のわずかな隙間、換気扇など外気とつながっている箇所は意外に多いと思います。従って、室内で膨張した空気は外に漏れていることになります。よって、圧力差はないと思います。

＞圧力が違うとなぜ空気の移動がおこるのでしょうか？

圧力が違うということは押す力が違うということになります。力の強い方が勝つのはいうまでもありません。力の強い方は弱い方を押しのけますので結果として移動が起こる訳です。

回答No.2

kn-coro

空気の温度が高い程、空気は膨張して比重が軽くなります。軽いと当然上に上がっていきます。熱気球が空を飛べるのはそのせいです。

温度が違っても同じ場所 （ 距離が離れてなくて、同じ標高なら ）圧力は同じです。比重が違うから暖かくて軽い空気は上に行き、冷たくて重い空気は下に行くのです。

回答No.1

PAPA0427

空気に限らず、物質は温度が上がると膨張します。限られた空間では圧力として発現します。

＞暖かい空気と冷たい空気ではどちらのほうが高くなるのでしょうか？
という事は、暖かい方が圧力が上という事になります。

＞圧力が違うとなぜ空気の移動がおこるのでしょうか？
エントロピーの法則で平均化しようとしますので、暖かい方から冷たい方へエネルギーの移動が起きます。冷たい方から起きてもいいでしょうが、冷たい方は不活性なため暖かい方からのアプローチになります。

補足

ご回答ありがとうございます。
膨張＝圧力と考えてよろしいのですか？
また、エントロピーの法則とはどのようなものなのですか？