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No.3
- 回答日時:
>写真の上図のような考え(大気圧=P0,水圧=ρgh,ρgh',ρgh"と表しています)は合っていますか?
はい、
・水深 x での水圧は P(x) = P0 + ρgx
なので、
・水面(x=0)では P(0) = P0
・水深 x=h では P(h) = P0 + ρgh
・水深 x=h' では P(h') = P0 + ρgh'
・水深 x=h'' では P(h'') = P0 + ρgh''
になります。
>また、写真の下図のようなとき、なぜ大気圧も働くのですか?
密閉されていても、容器内の気相が「大気圧」であれば、水深 x での水圧は
・気相が水面を押す「大気圧」
・水面からその深さまでの「液体(水)の重力」
によって発生します。
密閉されているように見えても、完全な気密でない限りは「きわめて小さな隙間(空気の分子よりも大きければよい)を通って容器内は大気圧になっています。
仮に「完全な密閉」であっても、閉じるときに「大気圧」であれば、容器内は「大気圧」のまま維持されています。
一方、完全に密閉された容器内の気相が「大気圧」ではない圧力 P' であれば
・水深 x での水圧は P(x) = P' + ρgx
になります。
もし、容器内の気相が「真空」であれば
・水深 x での水圧は P(x) = ρgx
になります。
密閉された容器に風船を沈め、上部の気相の空気をどんどん抜いて行くと(真空に引く)と、水中の風船はどんどん膨らんで行きます。
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