サイホンの原理？

質問

例えばお風呂に水が一杯入っていたとして、そこにホースの片方をいれもう片方は水の水面位置より低くしても水は流れませんが、一度
口で水を吸い込み水を吸い上げるとそのあと水が流れますが、
これはどのような理屈になるのでしょうか？

回答No.3

noname#32410 · ベストアンサー

こんにちは。

　ここに、「サイホンの原理」が、説明されています。

　http://www.hamusuta.net/openbbs/pc/lab2/siphon.html

　ここに書かれている通り、
「お風呂に穴があいたと同じこと。」なのです。

　お風呂の水面の水は、エネルギーを持っています、
これを「位置エネルギー」といいます。

　サイホンの出口から出てくる水も、エネルギーを持っています。
　これを「速度エネルギー」といいます。

　「位置エネルギー」と「速度エネルギー」は、
形こそ違えど、同じものなのです。

　つまり、
　「位置エネルギー」＝「速度エネルギー」なのです。

　Ｎｏ１様が貼ってくれたＵＲＬの中に
「ベルヌーイの定理」なるものが書かれています。

　これを使って、
サイホンの出口の水の速度の計算してみましょうか？。

　お風呂の水面とサイホンの出口の高さの差を、１、０ｍとします。

　サイホンの出口の速度＝√（２×重力×１、０ｍ）
で、求めることができます。

　√（２×９、８×１，０）＝４，４（ｍ/ｓ）
　（これは、理論値なので、実際の速度はもっと遅くなります。）

　実際には、
水を流せば流すほど、お風呂の水面は下がってきますので、
どんどん、水の速度は遅くなってきます。

　そして、高さの差が「０」になったら、速度も「０」になります。

　これが、サイホンの計算の仕方です。
　計算の仕方が分かれば、その原理も理解できると思います。

　参考になれば幸いです。

回答No.4

ht1914

Ｎｏ１の方が参考に挙げておられるｗｉｋｉのページが良いと思います。
逆Ｕ字型のパイプに水がつまっているとします。２つの液面の高さの関係だけの話です。Ｕ字管を全部水に浸けてから端を押さえてセットすれば吸うということは必要なくなります。はじめに運動がいるというイメージもなくなります。吸うのはパイプの中に水を満たすためです。運動は関係ありません。運動エネルギーもギブスのフリーエネルギーも関係のない話です。

ｗｉｋｉにも１０ｍまでは可能だとのっています。１気圧は水柱で１０ｍですから納得できるはずです。

Ｎｏ２の中にあるようなＵ字パイプのてっぺんを越えたらサイホンになるということはありません。外側のパイプの液面の高さが容器内の液面の高さよりも低くできたた時に初めてサイホンになります。

サイホンは圧力の釣合の問題です。

回答No.2

dontakos

１：最初に水を吸うときに、管内部が気圧が下がり真空になろうと圧力が低下します。（吸わないと、水面と管の内部の両方の気圧が大気圧に等しいので水面は上がりません。）
２：管の内部圧力が大気圧より小さくなるので、大気圧－管の気圧分の差だけ風呂水面を押し上げるので、管の天辺に水が上ります。
３：ここで水は位置エネルギーを得ますので、これが運動エネルギーに転化し流れが生じます。
４：水が天辺から下に落ちだそうとすると、隙間があこうとします。これは真空になりますが、真空になろうとすると圧力がゼロに近づくので風呂水を押す大気圧で押し出されるため、隙間が生じないで連続して水が押し上げられます。
５：これが繰り返されて、連続して流れます。

因みに、熱力学・・的にはエネルギーポテンシャル（ギブスの自由エネルギー）が低い方に状態（システム）は移行しますので、水は低い方に移動して安定になります。

回答No.1

rtz

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%B3
鎖が比較的イメージとして掴みやすいですね。