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No.3ベストアンサー
- 回答日時:
こんにちは。
ここに、「サイホンの原理」が、説明されています。
http://www.hamusuta.net/openbbs/pc/lab2/siphon.h …
ここに書かれている通り、
「お風呂に穴があいたと同じこと。」なのです。
お風呂の水面の水は、エネルギーを持っています、
これを「位置エネルギー」といいます。
サイホンの出口から出てくる水も、エネルギーを持っています。
これを「速度エネルギー」といいます。
「位置エネルギー」と「速度エネルギー」は、
形こそ違えど、同じものなのです。
つまり、
「位置エネルギー」=「速度エネルギー」なのです。
No1様が貼ってくれたURLの中に
「ベルヌーイの定理」なるものが書かれています。
これを使って、
サイホンの出口の水の速度の計算してみましょうか?。
お風呂の水面とサイホンの出口の高さの差を、1、0mとします。
サイホンの出口の速度=√(2×重力×1、0m)
で、求めることができます。
√(2×9、8×1,0)=4,4(m/s)
(これは、理論値なので、実際の速度はもっと遅くなります。)
実際には、
水を流せば流すほど、お風呂の水面は下がってきますので、
どんどん、水の速度は遅くなってきます。
そして、高さの差が「0」になったら、速度も「0」になります。
これが、サイホンの計算の仕方です。
計算の仕方が分かれば、その原理も理解できると思います。
参考になれば幸いです。
No.4
- 回答日時:
No1の方が参考に挙げておられるwikiのページが良いと思います。
逆U字型のパイプに水がつまっているとします。2つの液面の高さの関係だけの話です。U字管を全部水に浸けてから端を押さえてセットすれば吸うということは必要なくなります。はじめに運動がいるというイメージもなくなります。吸うのはパイプの中に水を満たすためです。運動は関係ありません。運動エネルギーもギブスのフリーエネルギーも関係のない話です。
wikiにも10mまでは可能だとのっています。1気圧は水柱で10mですから納得できるはずです。
No2の中にあるようなU字パイプのてっぺんを越えたらサイホンになるということはありません。外側のパイプの液面の高さが容器内の液面の高さよりも低くできたた時に初めてサイホンになります。
サイホンは圧力の釣合の問題です。
No.2
- 回答日時:
1:最初に水を吸うときに、管内部が気圧が下がり真空になろうと圧力が低下します。
(吸わないと、水面と管の内部の両方の気圧が大気圧に等しいので水面は上がりません。)2:管の内部圧力が大気圧より小さくなるので、大気圧-管の気圧分の差だけ風呂水面を押し上げるので、管の天辺に水が上ります。
3:ここで水は位置エネルギーを得ますので、これが運動エネルギーに転化し流れが生じます。
4:水が天辺から下に落ちだそうとすると、隙間があこうとします。これは真空になりますが、真空になろうとすると圧力がゼロに近づくので風呂水を押す大気圧で押し出されるため、隙間が生じないで連続して水が押し上げられます。
5:これが繰り返されて、連続して流れます。
因みに、熱力学・・的にはエネルギーポテンシャル(ギブスの自由エネルギー)が低い方に状態(システム)は移行しますので、水は低い方に移動して安定になります。
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