真空は空気より、ヘリウムガスや水素より軽いんでしょうか？

真空は空気より、ヘリウムガスや水素より軽いのでしょうか？
質量が無いので軽いから、耐圧の薄くて潰れない膜の様な風船状の
物があればヘリウムガスよりも浮力が働いて浮くのでしょうか？
子供に聞かれたんですが、答えられませんでした。

No.7 回答者： h_honda 回答日時： 2014/06/01 09:01

あーごめんなさい。

下の回答、水素とヘリウムの重さが一ケタ違ってました。
水素の重さが1リットルで0.1グラム、ヘリウムで0.2グラムぐらいです。

働く浮力も同じく、水素の場合で1.2グラム、ヘリウムだと1.1グラムと読み替えてください。

すいませんでした。

No.6 回答者： h_honda 回答日時： 2014/06/01 08:42

子供向けの説明ならば、質問者様の理解で良いかと思います。

非常にざっくりした説明ですが、大気圧では空気の重さが1リットルで約1.3グラム、ヘリウムや水素は0.9グラムぐらいです。
水素の方が軽い分だけ、1リットルあたり0.4グラムぐらいの浮力が働きます。
真空なら、1リットルの重さはゼロです。同じように1リットル当たり1.3グラムの浮力が働きます。

質問者様が想像するように、うんと軽くて丈夫な容器が作れれば、ヘリウムや水素よりずっと良く浮く風船になります。

どのぐらい丈夫なら潰れないか。
大気圧が１平方センチあたり１キログラムぐらいですから、うんと大雑把に考えて、口を開けた状態で大人が2人乗ってもビクともしないくらい丈夫な1リットル容器を1.3グラムより軽く作れれば、中身を真空にして浮かばせられますね。

No.5 回答者： ruehas 回答日時： 2008/12/09 11:16

こんにちは。

真空が軽いから浮くのではなく、空気やヘリウムには重さがあるから沈むんです。

「浮力」といいますのは重いものがより下に行こうとするため、軽いものを押し上げようとする圧力です。
「空気の重さ＝０（真空）」
「ペット・ボトルの重さ＝０（無視）」
「水の重さ＝１気圧」
として下さい。
ペット・ボトルの水を抜き取り、中を真空（空気）で満たしてやれば、それは周りの水の圧力に押されて必ず浮き上がります。
ですから、密度・比重が異なれば浮力は発生しますので、中を真空にすれば浮くという答えは別に間違いではありません。ですが、「真空は空気に浮くか」ということになりますと、これはちょっと厄介です。
真空の風船を作るためには風船の重さを無視しなければなりません。では、もしこれをやろうとするならば、その風船の素材は元々空気よりも軽いのですから、わざわざ中を真空にしなくても浮くということです。従いましてこの場合、中を真空にするというのは飽くまで比重を軽くするということであり、つまり結局のところ浮いているのは真空ではなく空気よりも軽い物体ということになってしまいます。

宇宙が真空であることを説明して上げてみてはどうでしょうか。お子さんの年齢は分かりませんが、真空という言葉が扱えるならば十分に理解できると思います。
まず、「浮く・沈む」というのは、これは「重さのある物体が重力に対して移動する」ということです。これに対しまして、「真空」といいますのは「重さのある物質が存在しない状態」のことを言います。つまり、果たして真空の中には移動する物質が存在しません。
我々の地球を見て下さい。酸素やアルゴンなど空気の成分は重さがあるのでみな重力のある方に吸い寄せさられています。このため、重さのあるある物質はみんな地上に降り積もり、その周りが真空になっています。つまり、物体が移動してしまったあとに残るのが真空ということです。

地上の大気を押しのけて巨大な真空を作ります。この真空は浮くでしょうか。
大気を押しのけて真空を作った分だけ地球の大気圏は宇宙に対して膨らみます。この真空は一瞬のうちに大気に埋め尽くされてしまい、膨らんだ大気圏は元の大きさに戻ります。従いまして、移動したのは空気の方であり、真空が宇宙に向かって飛び出したというわけではありません。このように、真空の方には動くものが何もないんです。
重さがないのですから何よりも軽いことは間違いないのですが、それは質量のあるものが移動したあとの「空っぽ（結果現象）」であるため、真空が移動するということはありません。真空の宇宙が空に浮いているのではなく、重さのある物質がみな天体の方に沈んでいるんです。

No.4 回答者： debukuro 回答日時： 2008/12/09 10:01

物質が何もない状態なので重さの要素（質量）そのものがないので重いとか軽いとかを論ずることに無理があります

まったく同じ容器に水素を詰めたときと真空のときでは中が真空の容器のほうが重いです

＞質量が無いので軽いから、耐圧の薄くて潰れない膜の様な風船状の
物があればヘリウムガスよりも浮力が働いて浮くのでしょうか？

当然そういうことになります
容積２２．４リットルの容器の質量を無視して０℃１気圧での質量を比べると
水素約２グラム、ヘリウム約４グラム、真空０グラムです

No.3 回答者： SAYKA 回答日時： 2008/12/08 15:10

真空＝何も無い＝空気も無い

軽いのではなく重さを表す為の「物」自体が無い

みっちり詰めた押し入れを空けると溢れるのと一緒。
溢れるっていうのは何もないからそっちへ溢れられるわけだけれど
真空もこれに似た状態。(判らない時は水(空の風呂とか)で説明するといいかも)
真空が軽いんじゃなくて何も無いから物を放り込むと隙間を埋めるように物質がそっちへ流れ込む。
満員車両より空いてる車両やホームへ。

軽いから浮くとかじゃないよ。
無いから「存在が有る物」が押し出されて空いてる方へ行こうとするだけ。

無い空間を維持するためには空気を含む(説明上では地球上なので地球上として)物質たちの圧力を押さえるしきり(押し入れの戸のような)が必要になるんだけどその圧力がどのくらいかっていうのは気圧がどうとかそういう世界。
周りに見えないけどたーくさん有る空気を押さえ込む程強いしきりを、風船程度の弱い膜で押さえるのは無理。
というか風船は「物を詰めて膨らませる」のだから「何も無い『真空』」をその中に作るのは不可能。

で、仮に作れたとすると周りの空気がそこが空いてるわけだから流れ込んで来ようとするので押さえつけが始まる。
後はこの仕切り自体の重さにかかってくるね。
深海の空気みたいな状態。空気に押されて上に上がっていく可能性が有るね。
なんで浮くのかっていうのは仕切りの中は重さが無いから空気より「相対的に軽い」のでって話になるよ。実際には仕切りの重さがゼロに限りなく近い(ありえないけど)なら空気より軽い仕切りの大きさの質量ゼロの物体(=空気より軽い)ができあがる。

No.2 回答者： eroermine 回答日時： 2008/12/08 14:11

真空なら当然浮きます。

しかしヘリウむと空気の重量の差 約 28 に対して 空気と真空の差 30 はほとんどかわらないので、 超科学で真空の風船を作ってもヘリウム風船と大差ありません。
浮き方の違いはわからないでしょう。
あまりに当然なので参考URLはありません。
また100年後の科学力でも真空の風船はつくれないでしょう。

ただし真空に近い空気の風船は可能かも。
希薄な空気を高温で膨張させる熱気球みたいな風船。
ほとんど真空で超高温。金属で作れば可能かも。
熔けた鉄のシャボン玉みたいの。

No.1 回答者： monta47 回答日時： 2008/12/08 14:08

はじめまして

>真空は空気より、ヘリウムガスや水素より軽いんでしょうか
子供向けに、回答します。各重さは元素の重さの本に書いてあります。
ちなみに空気の重さは２９です。

>物があればヘリウムガスよりも浮力が働いて浮くのでしょうか
風船が浮くのは、空気よりヘリウムガス+風船の重さの方が軽いからです。

真空の話は、かなり難しいので調べて下さい。