空気による浮力とは? 気体の比重とは?

水素をつめた風船

まえに水のところで、アルキメデスの原理を学びました。

この原理は、水ばかりでなく、空気についても成り立ちます。
つまり、空気中にある物は、すべてその物と同じ体積の
空気の重さに等しい浮力を受けて、その分だけ軽くなっています。

ゴム風船は、空気をつめても浮かび上がりませんが
水素をつめると、空気中に浮かび上がります。
これに風船全体の重さより、風船にはたらく空気の浮力のほうが
大きいからです。

たとえば、1リットルの水素をつめた風船には
約1.29グラムの浮力がはたらきます。

1リットルの水素の重さは約0.09グラムですから
1.29 – 0.09 = 1.20(グラム)
だけの力を受けて、この風船は空気中に浮かび上がるのです。

しかし、実際には風船や糸の重さがあるので風船を浮かせる力は
もっと小さくなります。




物の重さと空気の浮力

空気中で物の重さを測ると、その値は本当の重さとは、少し違ってきます。

たとえば、ばねばかりで物の重さを測ると空気による浮力だけ
小さい値があらわれてくるからです。

式であらわすと、
測った値=(本当の重さ)-(空気の重さ)になります。

そのため、本当の重さを知るには測った値に
空気の浮力を足してやらなければなりません。

しかし、空気の重さは、ふつうの物の重さにくらべて非常に小さいので
私たちがふつうに物の重さを測るときには
空気による浮力を考えないことにしています。

気体の比重

空気より比重の小さい気体を風船につめると
その風船は、空気中に浮かびあがります。

たとえば、ヘリウムという気体は、その比重が空気の約0.14倍なので
大きな気球を飛ばすときに使われます。

いろいろな気体の比重を調べると、空気の比重よりも
大きいものも小さいものもあります。

たとえば、酸素の比重は、空気の約1.1倍で
アンモニアは空気の0.597倍にあたります。







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