【中学理科】3分でわかる!大気圧とは何もの??

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中学理科で勉強する「大気圧」とは何もの??

こんにちは!この記事を書いているKenだよ。ポスト、最高。

 

中学理科ではいろんな力を勉強していくよね?

水の中ではたらく力とか、バネにはたらく弾性力とか、物体に働く重力とかがあったはずだ。

今日は、もう一歩踏み込んで、

空気中ではたらく力

について勉強していこう。

中でも、

大気圧(たいきあつ)

ってやつを詳しくみていくよ。

 

大気圧とは何もの??

まず大気圧とは何かをみていこう。

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大気圧とは、

空気中ではたらく圧力のこと

だ。

 

じつは、空気中にある全ての物体は、空気によって四方八方から圧力を受けているんだ。

空気中にあるものすべてに働いている圧力だから、机の上の消しゴムも大気圧を受けてるし、

大気圧 中学

もちろん、この記事を読んでいる君の顔も大気圧を受けているわけだ。

大気圧 中学

たとえばわかりやすい例として、ここに1つの缶ジュースがあったとしよう。

もちろん、この缶ジュースも空気中にある限り、大気圧を受けてるはず。

大気圧 中学

で、この缶ジュースから一気に中身の空気を抜いてしまったとしよう。

このとき、この缶ジュースは大気圧によって潰されてしまうんだ。

大気圧 中学

なぜなら、缶ジュースを中から支えていた空気の大気圧と、缶の外の空気による大気圧が釣り合わなくなっちゃったからね。

大気圧 中学

大気圧っていうのは普段は意識しづらいけど、確かに空気中にある全てのものにはたらいている圧力なんだ。

 

大気圧はなぜあるの?

じゃあ大気圧はなぜあるんだろう??

その理由は、

空気の重さにあるよ。

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空気は目に見えなくて重さなんてないように見えるけど、じつはちゃんと質量を持ってるんだ。

地球の大気を、海面から上空の空気があるところまで全部足してみよう。

大気圧 中学

この足した部分の面積を1m²だとすると、その全部足したと時の重さはなんと、

約100,000N(正式には101,325N)

になるんだ。

大気圧 中学

1N(ニュートン)は100gの物体に働く重力と等しかったから、実質、

1m²あたり10,000,000gの物体の重力と同じぐらい力がかかってるはずなんだ。

 

10,000,000gは10,000kgのことで、さらに上の単位で現すと、

10トン

ってことになる。

大気圧 中学

1m²あたり10トンの物体がのっているのと同じ力が大気の重さにあるなんて信じられないぜ!

 

大気圧は高いところほど小さい

大気圧は空気の重さってことがわかった。

そのため、海面より上に行けば行くほど、のしかかってくる空気の量が少なくなるから、大気圧が小さくなるんだ。

たとえば、海で泳いでいる時に受ける大気圧と、富士山に登った時の大気圧を比べると、圧倒的に富士山に登った方が大気圧は小さい。

大気圧 中学

なぜなら、富士山の高度は高いから、その上にある空気の量が、海面よりも小さいことになるからね。

富士山に地上で購入したポテトチップスを持って行くと、袋が膨らんでしまうのはこのためだ。

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大気圧 中学

ポテトチップスの袋の中の大気圧の方が、富士山頂上の大気圧より大きいからね。

 

 

大気圧の単位はパスカル[Pa]

1大気圧は、1m²あたり約100,000N(正式には101,325N)の力がかかってるんだったよね?

これを圧力の単位に直してやると、

100,000 [Pa(パスカル)]

になるね。

 

パスカルという単位をちょっと復習しておくと、

1パスカルは1m²あたりにはたらく1Nのこと

だったね。

圧力を忘れかけているときは「圧力の求め方」を読んでみてね。

 

天気ではヘクトパスカル[hPa]を使う

でも天気予報をきいてると、大気圧の単位は、

ヘクトパスカル [hPa]

であることに気づかない?

 

たとえば台風のニュースなんかで、

中心の気圧は970ヘクトパスカル 最大風速は30メートル、 最大瞬間風速は40メートルが予想されます。

なんて感じで登場しているよね。

 

これはどういう単位なのかというと、

1hPa(ヘクトパスカル)= 100Pa

のこと。100パスカルが集まれば1ヘクトパスカルに進化できるわけだ。

 

じゃあなぜ気象情報でヘクトパスカルを使うようになったのか??

これはちょっと話が長くなるけどまとめておこう。

 

昔々、気象業界では大気圧の単位でバール(bar)というものを用いていたんだ。

1大気圧= 1 bar

という単位だったんだ。

ただ、気象情報で使う大気圧としてはbarだとデカすぎるから、それを1000分の1をしたミリバール[mbar]というものを使っていた。

 

ただ、1990年ぐらいになると、この大気圧の単位を世界で共通している単位(SI単位系)に統一しようとしたわけ。

もともと大気圧の単位で使っていたbarの代わりに、世界共通のPa(パスカル)を使うことにしたんだ。

パスカルの場合、

1大気圧=100,000 [Pa(パスカル)]

だったね。

 

でも、パスカルを使い始めると、もともと大気圧の単位でミリバールに慣れていた人々が混乱しちゃうよね?

だから、1ミリバールの単位と同じ数値感で大気圧を語れるように、ヘクトパスカルを使い始めたのさ。

1大気圧=1,000mbar

だったから、ヘクトパスカルを使えばパスカルでもちょうど、

1気圧=1,000hPa

という感じで、ミリバールに単位の大きさをうまく合わせることができたんだ。

ということで、もともと大気圧を表すために使っていたミリバールという単位に数値感を合わせるために、ヘクトパスカルを使うようになったんだとさ。

 

まとめ:大気圧は空気中のすべての物体にはたらく圧力のこと

以上が中学理科で習う大気圧だったね。

最後に復習しておこう。

 

大気圧とは、

空気中のすべての物体にはたらく圧力のこと

で、

大気圧 中学

大気圧は空気の重さが要因となって生じているんだ。

大気圧 中学

大気圧の単位はパスカルを使うけど、特に気象業界ではヘクトパスカル(100パスカルのこと)を使う慣習があるよ。

テスト前によーく復習しておこう。

 

そんじゃねー

Ken

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