サイホンの原理について教えてください。

質問

煙突から煙を出すときには、煙突の高さは高ければ高いほど煙はでやすい。　サイホンの原理で説明できると言われているのですが、理解できません。
サイホンの原理を細かく理解できていないためと思います。わかりやすく教えていただけないでしょうか。宜しくお願いします。

回答No.5

tocoche · ベストアンサー

空気の重さを１立方メートル当たり１ｋｇとすると、空気を１メートル積み上げると１平方メートル当たり１ｋｇの圧力がかかっていることになります。　煙は多くの場合、二酸化炭素や煤が入っていて空気より重いのですが、温度が高いので軽くなっています。　煙の重さを１立方メートル当たり８００ｇとすると、煙を１メートル積み上げると１平方メートル当たり８００ｇの圧力になり、周りの空気から１平方メートル当たり２００ｇの圧力で押し上げられます。（煙の浮力）
すると断面積１平方メートルの煙突ならば、煙突が１メートル高くなるごとに煙を押し上げる力は２００ｇ増加し、高さ１０メートルの煙突ならば２ｋｇになります。（昔の蒸気機関車は煙突が長かったのですが、大きなトンネルが必要になるため煙突を短くし、蒸気圧による強制排気をおこなっています）
サイホンの原理との対応は、サイホンが管の中の水が流れ落ちる力で水を吸い上げるのに対し、煙突の中の煙の浮力で水平部の煙を吸い出すということです。

回答No.4

fitto

サイフォンの原理
＃１さんが説明されています。
パイプの水の出口を水面より下にすれば水が出ます。更にパイプの出口を下にすると、もっと勢い良く水が出ます。

煙突の場合
火を炊いて煙突があると、暖められて軽くなった空気は煙突を伝わって上に昇ります。
煙突が長くなり、上に行けば上に行くほど軽い（密度が低い）空気が存在する事になります。
軽い空気という事は、その空気の中は気圧が低い、つまり回りの空気より圧力がマイナスとなります。（負圧）

空気は圧力の高いところから圧力の低いところに流れます。
煙突が高くなれば高くなるほど、負圧となりますので空気を引く力は強くなります。

煙突は、『横の長さの２倍以上の高さ』というのは、熱せられて密度が低くなった気体が上昇することによって負圧を発生させる煙突効果を狙ったものです。
↑　下記ホームページのコピペ
http://www.cafegoju.com/coffee/coffee_08.html

参考URL：

http://www.cafegoju.com/coffee/coffee_08.html

回答No.3

inaken11

え～・・・煙が熱を持っていれば、常温の空気にたいして、浮力が付きますよね（熱気球がそうですよね）
で、釜で物を燃やして熱が出る。
熱くなった空気は上を目指して出口を捜す。

で、すぐに大気中に放出されると、エネルギーを持った熱い空気はすぐに拡散されてしまう。

しかし、煙突があると、熱は拡散されずにどんどん上に登ろうとする→煙突内の空気の流速が上がる→煙が出やすい。
と言うことになるのではないでしょうか。

液体のサイフォンと結びつけると、水槽から垂らしたホース（煙突）の長さが長いほど、より吸い出す力が強くなると言うことになります。

＃２さんの参考ＵＲＬを見たら混乱しちゃった（笑）

回答No.2

rei00

「サイホンの原理」については下記の過去質問の回答が参考になるかと思います。

　◎ http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=623278
　　　QNo.623278　★☆サイフォンの原理☆★

　ですが，お書きの煙突の話はサイホンとは関係ないように思いますが。。。あえて関連付けを探せば，煙突が高ければ高い程気圧が低くなり，煙突の入口と出口の圧力差が大きくなるって事でしょうか？

参考URL：

http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=623278

補足

有り難うございます。具体的には、排気口からガスを自然に出そうとしたときに、排気口から煙突までの距離をＬとしたときに煙突の高さは２Ｌ以上あれば煙は排出すると言われました。なぜ２Ｌ以上なのかを理解できず質問させて頂きました。宜しくお願いします。

回答No.1

marlow

水の入ったバケツに逆V字型の管を掛け、その出口を水面より低くします。
　管の空気を吸い出してやると後は水がひたすら流れ出て来ます。

　このように出口が水面より低ければ、たとえ途中は高くても、山越えして独りでに水が流れ出て来ます。　　　　このような装置をサイフォンと呼びます。

　煙突の煙を出し易くするという煙突の高さとの関連性は？良く解りません。違うような気がします…。