先日、友人と話をしていて意見が分かれました。友人は、水も圧縮すると体積が小さくなると言い張るんです。圧縮空気はスキューバーダイビングをする時などに使用されるので、馴染みがあるのですが圧縮水など聞いた事もないし、ちょっと想像が出来ないので私は「水は非圧縮物質だ!」と反論したのですが、その理由を相手に説明することが出来ませんでした。実の所はどうなのでしょう?どなたか詳しい方が教えて下さると助かります。因に物理・科学の分野は苦手なので、やさしく噛み砕いて説明して頂けると嬉しいです。

A 回答 (3件)

どんなものでも圧力をかければ体積は小さくなります.


ただし,気体と液体ではその程度がめちゃくちゃ違います.

常温常圧付近の空気は大体理想気体と考えてOKです.
つまり,圧力を1気圧から2気圧にすると体積は半分になります.
だから,空気ボンベにたくさん空気が詰められる,というわけです.

さて,水の方ですが,
理科年表で水の圧縮率を見てちょこちょこと見積もったところ,
常温常圧付近で2気圧にすると体積は 4.5×10^(-5) くらい
(つまり,10万分の4.5 くらい)減るようです.

ついでに,固体はもっと体積が減りにくい.
鉄だと,大体水の 1/100 くらいの体積減少です.

sachiko444 さんも友人の方も,どちらも一理というところですね.
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この回答へのお礼

どうもありがとうございました。具体的な数字をあげてくださったので大変参考になりました。

お礼日時:2001/07/18 16:14

一般の物質では.温度一定で.圧力が小さいと気体になり.圧力が高くなると液体へ.もっと圧力が上がると.固体になります。



一般に物質は温度と容積と圧力によって.一つの形態が決まります。
水の場合には.普通の物質と異なる面があるのですが.簡単に言えば.天然ガスパイプラインの様に100度程度のの温度でたしか氷(5)ができる場合もあります。
水蒸気から.容積が減って.液体になり.さらに容積が減って.氷になる場合です。

あと.氷(5)と書きました。水の場合には.氷の結晶構造(分子状の水は.三角形の板のような構造をしているので.狭い箱の中に力任せに詰め込む場合の詰まり方)が5種類ほどあります。そのうちの一つです。
5はギリシャ数字を使うのですが.対応する文字がありませんので算用数字を使いました。
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この回答へのお礼

どうもありがとうございました。

お礼日時:2001/07/18 23:45

この文章にぜんぜん自信はないのですが・・・



空気などの気体は、思いっきり冷やすと体積がかなり小さくなります。
分子と分子の間の隙間が多いからでしょうね。
冷やすと、その動きが封じ込められカチッっと凍りつきます。
(すきまがうまります。)
LNGなんかもその方法で、輸送コストを削減しています。

では液体ですが、液体は気体に比べると分子の動きが少なくて、
その動きは少ないです。隙間がすくないということになります。
体積の差は「すきま」にあるのでしょう。
(ボイルシャルルの法則にも、圧力と体積の関係があったような・・・?)

たぶん(たぶんですが・・・)水も圧縮すると体積は減ると思います。
それと同時に、なかなか沸騰しなくなります。(余談ですが)

圧縮水がないのは、その必要がないからではないでしょうか・・?

わかりません(笑)
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この回答へのお礼

ありがとうございました。実は、これがOKWebでの初めの質問なのですが、あまりの回答の速さに驚いてしまいました!すばらしいサイトですね。今日、図書館の百科事典でも調べてみたんですが、「液体は事実上圧縮不可能」だと書いてありました。圧縮しても余りにも微々たるものなのでしょうね。圧縮水に関しては、もしあったら便利だと思いませんか?災害地に水を配給する時、砂漠を横断する時、どれも普段の生活には必要無いものですけど(笑)。

お礼日時:2001/07/18 15:29

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Q熱力学(圧力と体積が比例して体積膨張)

いつもお世話になっています。
熱力学を独学で勉強していて、勝手に自分で考えているものなのですが、

初期温度・体積をそれぞれT、VとしてVを2Vへ体積膨張させます。
条件はタイトルの通り、圧力∝体積です。
変化後の温度、吸収した熱、仕事、内部エネルギーを考えています。

温度は簡単で、4Tと出ました。
仕事はpV=nRTより、仕事=4nRTと出ました。
問題は熱と内部エネルギーで、どうやって出せばいいのか分かりません。等温変化や断熱変化と違って、W=Qや、Q=0のような条件がないので、機械的にやろうとすると手が止まってしまいました。
分かる方教えていただけないでしょうか。
お願い致します。

Aベストアンサー

#5です。

#5で「経路が示されていない」とかきましたが誤りです。
申し訳ありません。
2p、2Vにばかり目が行っていました。
p=kVで経路が指定されています。
p-Vグラフで直線になります。

W=∫[V→V']pdV=∫kVdV=(1/2)k[V'^2-V^2]
       =(1/2)(P'V'-PV) 
※p-Vグラフを書いて台形の面積を求めても構いません。

もしP’=2P,V’=2Vであれば W=(3/2)PV=(3/2)nRTです。(仕事は4nRTではありません。)

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Aベストアンサー

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こんにちは。

(1)
「圧縮」は体積(容積)を小さくするという意味でしょうから、
等容変化とは考えにくいです。
また、断熱変化であるか否かはどこにも書かれていませんので、
断熱変化であるか否かは断言できません。
ただ、文脈からして、断熱変化であることが推測されます。
たぶん、断熱変化でしょう。


(2)
体積が固定されるとも圧力が固定されるとも書かれていませんので、
どちらとも言えませんし、どちらでもないかもしれません。
しかし、
冷却中に圧力が一定に保たれるようにするのはややこしいので、
熱機関では、あまりやらないと思います。
ですから、等圧変化ではないと推測されます。

たぶん、一定の体積のまま温度を下げたら、それに伴って圧力が‘勝手に’下がる、ということなのでしょう。
おそらく、等容変化です。


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よろしくお願いいたします。

解析力学でいろいろわからずに困っていますので、お知恵を拝借できれば助かります。

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Aベストアンサー

パソコンだとドットが上手くつけられないので、以下時間微分をx'で表します。また添え字はしばしば省略してます。

>dx(i)/dt というのはx座標系における速度でq座標系と関係ないので、常にq で偏微分してもゼロになるかと思ってしまうのですが
これですが、xの時間微分x'をqとq'の関数と考えることができる、という前提があって初めて成り立つ表現です。つまりx'(q,q')。
(そのように考えられることは、x'(t) = dx(q(t))/dt = ∂x(q)/∂q dq(t)/dt = ∂x(q)/∂q q'(t) となることから。見づらくてすみません。簡略化してます)。
つまり、一般に一般化座標とその時間微分の両方が分かれば、速度は一意に分かるということです。
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パソコンだとドットが上手くつけられないので、以下時間微分をx'で表します。また添え字はしばしば省略してます。

>dx(i)/dt というのはx座標系における速度でq座標系と関係ないので、常にq で偏微分してもゼロになるかと思ってしまうのですが
これですが、xの時間微分x'をqとq'の関数と考えることができる、という前提があって初めて成り立つ表現です。つまりx'(q,q')。
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