空気について教えて下さい

質問

ちょっと仕事関連で疑問に思ったので・・・どなたかお分かりになる方、教えて頂きたいと思います。
宜しくお願い致します。

下図の様な隙間の無いU字管（上手く図が書けなくてすみません）の下部に熱を加えると管内の空気は外部に排出され内部は真空になるのでしょうか？
それとも、違った現象が起こるのでしょか？

（A）　（B）
ｌｌ　　　ｌｌ←（A）と（B)の高さは同じU字管
ｌｌ＿＿ｌｌ
L＿＿」
　　熱

回答No.1

shota_TK · ベストアンサー

熱で膨張した空気が上部から外にあふれ出ますが，真空にはならないですね．
気体の体積は，温度（絶対温度Kです．つまり10℃のときは273を足して283K）に
比例しますから，仮に27℃→327℃に加熱したとすると，
273+27＝300Kから
237+327＝600Kに加熱されるわけですから，
体積は2倍に膨張します．よって，最初から入っていた空気の半分は外に
出て行ってしまいますので，残った空気の密度は1/2になってしまいますね．

なお，この現象は，U字管でなくても起こりますね．ペットボトルのような
形でも起こります．上記は大雑把な話ですので，念のため．

お礼

とても分かりやすく説明頂きありがとうございます。
大雑把に知りたかったので、とても参考になりました。
＜逆に細かく説明頂いても多分理解出来なかったと思います（笑＞

回答No.3

gator

#1の方の回答の通り、気体は絶対温度に比例して膨張するだけです。

もし、仮に#1の方の例のように、327℃にしたところで、U字管の両端に栓をして、
冷却して27℃に戻したとしたら、U字管の中の圧力は1/2にはなります。でも真空とは
言いませんね。

よくある実験で、U字管にお湯を少量入れて加熱して100℃にしてU字管の中を水蒸気で満たした
時に両端に栓をして、冷却して27℃に戻したとしたら、水蒸気が水に戻って圧力は
下がります。一応これは真空と言って良いと思います。よく、フラスコで中に鈴を入れて
真空にすると音が聞こえなくなるという実験。
27℃での水の蒸気圧=1000分の3気圧の水蒸気になります。

「真空」って「真」に「空」って書きますが、本当に圧力ゼロということは実現できません。
上記のように、1万分の1・・・百万分の1というように、どんどん圧力を下げていくと、
最後の方は、その空間に分子が何個あるかという状態になります。ギネスブックにどれだけ
真空にしたかという低圧の記録も載っているそうです。

以上

お礼

ご回答頂きありがとうございました。
真空って本当に圧力ゼロという事ではないんですね（←本気の驚き）
大変勉強になりました。ありがとございました。

回答No.2

kijineko3

詳しくはありません。
しかし、どう考えても、その形状に熱を加えただけで
真空になることはあり得ないと思います。
ただ通常の大気中の成分の配分と
違う配分になるという事はあり得ると思いますが・・・。
(^.^)/~~~

お礼

ご回答ありがとうございました。
確かに真空になるとは考え難いですね（笑