山頂でポテチの袋が膨らむのはなぜ?意外と大きい空気の圧力

下のポテトチップスの写真はどこで撮ったものでしょうか?

正解は、富士山の7合目標高2700m)で撮ったものです!

ちなみに、そのまま富士山を登って8合目(3020m)にもっていくと、袋が破れてしまいました!(笑)

 

さて、ポテチの袋が膨らんだのはなぜでしょうか?

答えは

空気に重さがあること

標高の違いによって、上にある空気の量が違うこと

の2つを考えるとわかります!

 

詳しく考えていってみましょう!

空気には重さがある!

あまりピンとこないかもしれませんが、空気に重さはあるんです。

 

例えば、ふくらませる前の風船の重さを測ってから、空気を入れてから、重さを測ってみましょう。

 

そうすると1.0g風船の重さが大きくなりました!

つまり、風船に入れた空気の分、風船が重くなったんです!

 

ちなみに、空気の重さは1Lで約1.3gです。

 

 そして、重さがあるということは押す力があるということです!

この空気の押す力のことを大気圧といいます。

 

これは水圧と同じですね。

机に置いてある下敷きを取ろう持ち上げるって難しいですよね。

 

そんなとき下敷きを曲げたり、机の端に持っていったりしませんか?

 

そうすると取りやすくなりますよね。何が変わったかというと、下敷きの下の部分にも空気が触れますこの変化が大切なんです!!

 

下敷きがとりにくいのは、空気の重さで上から押さえられているからです。

 

じゃあ下敷きを曲げて下の部分に空気を触れさせると取りやすくなるのはなぜか。

そうすると、空気が下から押してくれるからなんですね。

 

つまり、大気圧は「あらゆる方向から」はたらいているんです。

高いところほど、空気の量が少ない! 

富士山頂と海水面にいる人にかかる大気圧

 さて、私たちの30kmほど上空には宇宙があります!(宇宙の定義は、人工衛星が飛べる、空気がない、などいくつかありますが、今回は空気がほとんどない30kmにします)

逆にいうと、そこまでは空気があるわけです。

上のイラストを見ると、富士山の山頂にいる人と、ふもとにいる人を比べると、上にある空気の量が違います!

この上にある空気の分だけ、力が加わるので、山頂での力は弱くなるわけです。

ちなみに、海水面(標高0m)の高さにかかる大気圧の大きさは

1013hPa(ヘクトパスカル)です!

この大気圧の大きさを1気圧といいます。

上にある空気の重さがこれだけあるんです。意外と大きいですね。私たちの体のその大気圧に耐えられるように押されている分、内側から押し返しています!

hPaという単位は天気図や台風のニュースでみたこともあるかもしれませんね。

h(ヘクト)は100倍という意味です。ちなみに、k(キロ)は1000倍です。

ポテチの袋が膨らんだ理由

ポテチは地上(標高0m)で袋詰めされています。この時に中に入っている気体は1013hPaになっています。

この袋を山頂にもっていくと、中身は1013hPaですが、外の空気は630hPaほどになります。

この状態だと、袋の中の空気のほうが、押す力が大きくなる。だから、外側に袋が押されて膨らむというわけです!!

まとめ

空気にも重さがある。だから大気圧(空気の押す力)が生まれる。

大気圧はあらゆる方向からはたらく

1気圧は1013hPa

山頂でポテチが膨らむのは、袋の内側の力が外側よりも強くなるから

中1 物理
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プロフィール
ゆうしろ

私立中・高一貫校の現役理科教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
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理科の授業を「何度でもふりかえる」ことが出来るように、知識+思考力がつくサイトにしていくのでよろしくお願いします!

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