空気がある程度高速で移動するときの気圧の変化

質問

(1)空間の中に「通気性のシートで作った管」を通して、その「通気性のシートで作った管」の途中にファンを付けて、その「通気性のシートで作った管」の中の空気をある程度の高速で移動させたときは、その「通気性のシートで作った管」の中の気圧は、その外側の気圧(大気圧)と比較して、低下しますか?
(2)仮に「通気性のシートで作った管」の中だけ大気圧よりも気圧が低下したら、「通気性のシートで作った管」の外側の空気は、「通気性のシートで作った管」の中に流れ込むようになりますか?
(3)このような「気圧の低下」を生じさせるためには、「通気性のシートで作った管」の中を流れる空気の速度は、いくら以上である必要がありますか?

回答No.3

kamobedanjoh · ベストアンサー

再度ＮＯ．１です。
「この場合に、「外部の空気が、「通気性のシートで作った管」の側面からも、管の内部に流入してくる」のは何故か、という理由は、管の内外の圧力をバランスさせようとする作用が働くため、と言ってよいのでしょうか?」

ご質問通りのご理解で宜しいかと思います。
注射器（ポンプ装置）において、シリンダー内の液量プラス空気量の圧力と、外部気圧とは常にバランスする位置でピストンが停止します。
シリンダーに僅かの隙間でも有れば、ポンプ作用は働かない点からも、ご理解戴けるかと思います。

お礼

ありがとうございました!

回答No.2

kamobedanjoh

ＮＯ．１です。
「通気性のシートで作った管」＝密閉されていないパイプの中では、空気は自由に出入りするため、パイプの内外にどのような気流を起こそうと、内外の気圧は一定に保たれます。
空気中でなく水中で有っても、隙間が有る限り内外の圧力はバランスしています。
流体中では、常にそのようになります。
但し、ファンを作動させたり停止させたりした瞬間だけは、内外のバランス差を生じ得ますが、そのような瞬時のバランスの崩れを過渡現象と言います。
過渡現象の継続時間は、流体の粘性に依存します。
過渡現象時の問題でないとすれば、ご質問の内容自体が成立しません。

補足

No.1様、ご回答ありがとうございました。
私も基本的なところがよく分かってないのですが、おかげ様で少し分かってきました。
最後に、一つだけ、教えてもらえませんでしょうか?
私が、最も聞きたかったことです。

「「通気性のシートで作った管」＝密閉されていないパイプの中では、空気は自由に出入りするため、パイプの内外にどのような気流を起こそうと、内外の気圧は一定に保たれます。
空気中でなく水中で有っても、隙間が有る限り内外の圧力はバランスしています。
流体中では、常にそのようになります。」

このように、「通気性のシートで作った管」の中の空気をファンで一方向に流す場合、空気の流れ方向の後ろ側の開口端(端部の開口部)に空気が容易に流入しない抵抗となるような紙(例えば不織布のような紙)を貼り付けた状態にしたら、外部の空気は、「通気性のシートで作った管」の上記の後ろ側の開口端(端部の開口部)からだけでなく、「通気性のシートで作った管」の側面からも、管の内部に流入してくると思います。

この場合に、「外部の空気が、「通気性のシートで作った管」の側面からも、管の内部に流入してくる」のは何故か、という理由は、管の内外の圧力をバランスさせようとする作用が働くため、と言ってよいのでしょうか?

よろしくお願い致します。

回答No.1

kamobedanjoh

（１）シートの有無に拘わらず、ビーム状の空気流は、流域外の空気と混合することはありません。天気予報解説で「上空の偏西風」などと表現される気流は、正しくその状態です。
（２）通気ビーム内部の気圧分布は、上流で高く下流で低くなっています。これが気圧傾度風です。管内の気圧が管外より低くなれば、管そのものがひしゃげて仕舞います。つまり流速を失います。外部から流れ込むことも出来ません。
（３）通気管内の気圧は、管内気流が管外より強ければ低下することはありません。

以上は地球重力を無視出来る程度の高度差少ない範囲での状態です。
実際の大気中では、上層ほど大気圧は低くなります。
高度による気温の逆転層は存在し得ますが、風速の如何に関わらず気圧が逆転することは有り得ません。

補足

ご回答ありがとうございました。
私の知識のレベルが低く、質問が正確さを書いていました。すみません。

（１）「通気シートで作る管」は、通気性を持ちますが、硬いものです。例えば、多孔性(発泡性)アルミシートなどで作る管です。
その「通気シートで作る管」の中を、ファンで勢いよく空気を流します。
ただ、「通気シートで作る管」を流れる空気は、一方の開放口Aから外部に放出しますが、この「通気シートで作る管」の他方の開放口Bから管内に流れ込む空気には、少し抵抗をつけて、容易にはこの「通気シートで作る管」の開放口Bから管内に空気が流入しないようにします。
このようにすると、おそらく、この「通気シートで作る管」の中は、軽い真空・低圧状態となると思いますが、そのように理解してよいでしょうか?

(2)そして、上記(1)の場合に、「通気シートで作る管」の中が、もし軽い真空・低圧状態となるならば、管の外部の空気は、「通気シートで作る管」の開放口Bからだけでなく、通気シートをも通過して、「通気シートで作る管」の内部に流入する、と考えてよいでしょうか?