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上空での気圧と気温と空気密度について

「空気密度は気圧に比例し、気温に反比例する」をもとに考えると

上空では気圧が低いので、比例して空気密度は小さいですが、上空では気温が低いので、反比例して空気密度は大きくなるのでは??

また、「空気密度が大きい=気圧が高い=気温が低い」は成り立ちますか?

A 回答 (1件)

 対流圏と呼ばれる高度が約11km以下の低層の大気が持っている熱は、太陽光線を受けて温度が高くなった地表の熱が、地表付近の空気に伝わり、温められた空気が膨張して密度が低くなり、大気の浮力で上昇する事で、上空の大気に運ばれた熱です。


 上空では気圧が低いため、上昇した空気は膨張して密度が低くなります。
 この場合、膨張する空気は、途中で加熱されたり、周囲に熱を放出したりする事は、殆どありませんから、その膨張の仕方は断熱膨張に近いものとなります。

【参考URL】
 断熱過程 - Wikipedia
  http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%96%AD%E7%86%B1% …

 気体は断熱膨張すると、温度が低下する性質があるため、対流圏においては、高度が高くなる程、気温が低くなります。
 この場合、圧力の低下による密度の低下を打ち消す事が出来る程、温度が低くなる訳ではありませんから、高度が高くなる程、空気の密度は低下します。
 標準大気という、気温や気圧の変化を測定するための、気温や気圧の基準値(目安)によると、地表における気圧が1013.25hPa、気温が15℃であるのに対し、高度11kmにおいては、気圧が226.32hPa、気温が-56.5℃とされています。
 0℃は絶対温度で273.15Kですから、地表の気温に対する高度11kmにおける気温の比率は、
(-56.5+273.15)÷(15+273.15)=216.7÷288.2≒0.75
になります。
 一方、地表の気圧に対する高度11kmにおける気圧の比率は、
226.32÷1013.25=0.22336
になりますから、気圧の変化の方が3倍以上も大きい事が解ります。

 因みに、太陽が放射する光には、真空紫外線やX線等の波長が特に短くて、空気に吸収され易いために、大気の低層までは届かない光が、含まれています。
 対流圏よりも高空では大気の密度が低いため、その様な紫外線が到達していて、高度が高くなる程、紫外線の量も多くなっています。
 その様な高空では、紫外線のエネルギーを吸収して、大気が直接温められているため、高度が高くなる程、気温が低くなるとは限りません。
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Q空気と、温度の関係。

空気は、なぜ、暖まると、上にいくのでしょうか?
たぶん、酸素分子の空気中の密度が、温度でかわるのでしょうが、、なぜですか?
詳しくご存知の方がおられましたら、教えてください。
よろしく願います。

Aベストアンサー

 No.1さんのとおり、温度が高くなると、空気を構成する分子(酸素、窒素、水素、気体なら何でも)の運動が活発になり、面を押す力すなわち圧力が高くなります。

 ただし、空気(大気)の圧力は1気圧ですので、その分体積を増やすことで1気圧に釣り合うようになります。つまり、暖まった空気は体積が増えます。ということは、体積当たりの重さ=比重が軽くなります(密度が小さくなるといっても同じです)。ということで、周囲の温度の低い重い空気より軽くなった空気は上に昇って行くわけです。

 上に書いた気体の温度、圧力、体積の関係は、「ボイル・シャルルの法則」と呼ばれます。「気体の体積Vは圧力Pに反比例し絶対温度Tに比例する」というものです。
 空気は大気開放なので、圧力が1気圧で一定です(暖まった空気も、周囲の冷たい空気も1気圧)。ということで「空気の体積Vは絶対温度Tに比例する」わけです。

Q温度が上がると気圧は下がる?気圧の意味

温度が上がると気圧はどうなるのでしょうか?
http://www.youtube.com/watch?v=CLvuNAhGX_8
この動画を見て天気のことを勉強させていただいていました。

すると温度が上がると気圧がさがると言っているのですが
これはあっていますか?

僕のイメージでは
空気には目に見えない粒子があり、それが飛び回っていて、
気圧が高いとは、粒子が密集しており、温度が高く
気圧が低いとはその粒子がバラバラに動いており、温度が低い
これはあっていますか?


少しひっかかるのは、袋があるとし、その袋の中から外に押しているのが気圧ですか?
それとも、外から中に教えているのが気圧ですか?

教えてください。

Aベストアンサー

君の考え方にも,動画で見た先生の説明にも,少し無理というか考え違いの部分があります。

1.PV=nRT ・・・・・ この式は閉じられた空間での,乾燥した空気の話しです。
2.夏と冬との海陸の気圧差について,海洋における蒸発の問題が考慮されていません。
3.先生の説明では,冬に何故大陸に高気圧が出来るのか,海洋が低気圧になるのかの説明が不十分です。

1.は他の回答でも触れられています。あくまでも密閉された容器内での,気温と気圧の関係です。自由空間(蓋のない容器)では,下から暖められた空気は上方に逃げて行く為,気圧が下がって低気圧になっているように見えます。
2.夏の太平洋では,昼夜の平均で見れば,陸地よりも海水の方が温度が高く,その為蒸発量も海域の方が遙かに多くなります。湿った空気と乾いた空気を比べると,湿った空気の方が遙かに軽くなります。このため海域の空気は大きく膨張し対流を起こしますが,上昇できる高さには制限があります。上昇範囲の最高高度を『圏界面』と呼び,圏界面より下の対流可能な範囲を『対流圏』と呼びます。夏の太平洋では,膨張した湿った空気の勢力は四方八方へも広がります。これが太平洋高気圧の正体です。台風は,太平洋高気圧の周辺部の,気流の乱れやすい地域(陸地からの冷気と接触する部分)で発生します。
3.冬の陸地は対流(大気大循環のシステム)によって,偏西風帯が南下してくる為,冷気団を抱え込むことになります。海域では日射が弱まる為,夏ほどには高気圧が発達しません。その関係で日本付近には冷気が強く吹き出してくる訳です。

それから,『気圧』の定義についてですが,1.のような容器内ではなく,自由空間での圧力を考えます。『1平方cmあたりの地表面における空気の重さ』或いは『君の肩に掛かる1平方cmあたりの空気の重さ』と定義します。平均的な地表面付近の気圧=1気圧=1013hp はご存じでしょう。

気圧が高いとは、粒子が密集しており、温度が高く
気圧が低いとはその粒子がバラバラに動いており、温度が低い
これはあっていますか?

密閉容器内ではそう言う考え方も出来ます。別の考え方として,
密閉容器内では温度が高くなると,空気分子の熱運動エネルギーが高まり,分子同士の衝突が激しくなって,その結果として気圧が高くなる。逆に,冷えると運動エネルギーを失って気圧が下がる。・・・と考えます。
夏の太平洋高気圧は,非常に大きな密閉容器内での,大量に水蒸気を含んだ(熱エネルギー量の大きい)空気分子の「振る舞い」と,陸地での冷却・乾燥した大気の「振る舞いの結果」と理解しましょう。
解りにくい部分があったら,補足で質問してね。

君の考え方にも,動画で見た先生の説明にも,少し無理というか考え違いの部分があります。

1.PV=nRT ・・・・・ この式は閉じられた空間での,乾燥した空気の話しです。
2.夏と冬との海陸の気圧差について,海洋における蒸発の問題が考慮されていません。
3.先生の説明では,冬に何故大陸に高気圧が出来るのか,海洋が低気圧になるのかの説明が不十分です。

1.は他の回答でも触れられています。あくまでも密閉された容器内での,気温と気圧の関係です。自由空間(蓋のない容器)では,下から暖められた空...続きを読む

Q気圧下がって温度も下がる?

上空に行くほど気圧が低いので、上昇する空気は膨張して、気温が下がる。と、習いましたが、どうして気温が下がるのかがわかりません。空気は膨張するって言うところまでは理解できました。

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 こんにちは。

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 つまり気圧が高いほど高温で、逆に低くなれば低温になります(シャルルの法則といいます)。

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理科についてです。気圧が下がると温度も下がると習いました。なぜですか?
気圧が高いと空気の質量が多くて気体の温度も高いんですか?だから気圧が低くなると空気の質量が少なくなって気体の温度も下がるんですか?
説明わかりにくくてすみません。(−_−;)

Aベストアンサー

ボイル・シャルルの法則というものがあります。(高校で習うかな?)
 ちょっと難しいので、中身を簡単に説明します。

 空気などの温度を上げると「熱膨張」します。これを、外から圧力をかけて無理やり元の体積に戻すと、中の圧力は上がります。
 つまり、体積を変えずに熱を加えると、圧力が上がります。

 これを逆にします。空気が冷えると、熱膨張の反対で体積が減ります(縮みます)。これを引っ張って無理やり元の体積まで大きくすれば、中の圧力は下がります。
 つまり、体積を変えずに温度を下げると、圧力が下がります。
 同じことですが、体積を変えずに圧力を下げると、温度が下がります。(これをじわじわとやると、外から熱が入って来て周りと同じ温度になってしまうので、「急に圧力を下げる」と確かに温度が下がります。これを「断熱膨張」と言います。クーラーはこの原理で温度を下げています)

Q気圧の計算

海抜0m と海抜1,000 m のところの気圧の差を計算とかで出せるのでしょうか?
全くの素人です。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。
理科年表に載っていました。
高度と気圧の関係は下記のようになっているそうです。

h=18410.0×(log10P0-log10P1)

h:標高(m)
P0:海抜0mの気圧(1013.25hPa)
P1:標高hmの気圧(hPa)

この式で海抜1000mでの気圧P1を求めると、

P1=10^(log10P0-h/18410.0)=894.1hPa

となります。
但し、上記の標高hには、気温と湿度を決定し、別表に基づいた補整値が加減されなければなりません。ですから、正確な標高は別表がなければ求めることはできません。また、今回のように気圧を求める場合の補整表は掲載されていませんでした。
ですが、とあるHPで見付けた標高1000mでの気圧は898.8hPaとなっていましたから、だいたいの値でしたらこれで計算ができると思います。

Q膨張すると気圧が低くなる?

なぜ空気が膨張すると気圧が低くなるのですか?
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それとも例えばA地点の密度は低くなり、A地点周辺の密度は高いので上昇気流が起きて気圧が低くなると言う考えなのでしょうか?
頭がごちゃごちゃになってしまいます、解りやすいご説明いただければ幸いですよろしくお願いします。

Aベストアンサー

膨張しただけで気圧が下がるわけではありません
膨張した空気の周囲の空気の方が密度が高いと膨張した空気は押し上げられます
上昇気流となるわけですな
上昇すると隙間が出来るのでそこに周囲から空気が流れ込みます
>「密度が低い=気圧が低い」・「密度が高い=気圧が高い」という考えでよろしいのでしょう
正しくはありません
気圧の高い低いは周囲の空気の密度との兼ね合いです
たとえば
日本の乾式気圧計で測れる最高気圧は1940ヘクトパスカルです
これは日本ではこれよりも高い気圧はあり得ないとの考えで作ってあるのです
ところが冬のヨーロッパでは1050ヘクトパスカルでも低気圧なのです

Q暖かい空気と冷たい空気の圧力差

室内換気についてなんですが、室内と室外の温度が違うとその圧力差により換気を行いますよね?
では、暖かい空気と冷たい空気ではどちらのほうが高くなるのでしょうか?
また、圧力が違うとなぜ空気の移動がおこるのでしょうか?

Aベストアンサー

空気は暖められると軽くなり(膨張して密度が薄くなり)、上に昇ることはご承知だと思います。
単純には部屋の空気は暖められて気圧が低くなっており、外の空気は冷えており気圧は高いです。

極端な例
・台風などは空気が暖められ急激な上昇気流により、気圧が過度に低くなります。
・今時期はシベリアが放射冷却などによりギンギンに冷やされるため、空気の密度が高くなりシベリア高気圧となります。
http://contest.thinkquest.gr.jp/tqj2000/30361/allaboutkisyou/highpressure.html

>>圧力が違うとなぜ空気の移動がおこるのでしょうか
台風を考えるとわかると思いますが、気圧の低い所に周囲から空気が吹き込みます。
窓を開けるとわかりますが、どっと外の冷たい空気が吹き込みます。
そして、部屋の暖かい空気は窓の上のほうから押し出され、外の上のほうに向かいます。
台風も同じです。周囲から空気が吹き込みますが、中心(台風の目)では、強い上昇気流となるため風は吹いていないような気になります。

参考URL:http://contest.thinkquest.gr.jp/tqj2000/30361/allaboutkisyou/highpressure.html

空気は暖められると軽くなり(膨張して密度が薄くなり)、上に昇ることはご承知だと思います。
単純には部屋の空気は暖められて気圧が低くなっており、外の空気は冷えており気圧は高いです。

極端な例
・台風などは空気が暖められ急激な上昇気流により、気圧が過度に低くなります。
・今時期はシベリアが放射冷却などによりギンギンに冷やされるため、空気の密度が高くなりシベリア高気圧となります。
http://contest.thinkquest.gr.jp/tqj2000/30361/allaboutkisyou/highpressure.html

>>圧力が違うと...続きを読む

Q気温と気圧の関係について

中学生の理科です。
どなたか教えて下さい。

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空気の密度が低いと気圧が高くなるのは
なぜでしょうか?

Aベストアンサー

空気の密度とは、単位体積あたりの空気の質量のこと。
1013hPa(1気圧)の空気の密度の例
15℃、約1.23kg/m^3
25℃、約1.19kg/m^3
1立方メートルの空気が、15℃で1.23kg、25℃になると1.19kgになるということ。地上ではこれが重さとなって感じられるはずなのだが、慣れているので感じない。
気圧というのは地上から上空までの空気の重さのこと。同じ高さまで空気があるとすれば、温度が高い空気が積みあがっているのと、温度が低い空気が積みあがっているのとでは、温度が高い空気が積みあがっているほうが軽い、すなわち気圧が低い。(例に上げた密度は圧力を同じとしているが、実際は、圧力(気圧)が低くなってしまうので、25℃の空気の密度はもっと小さい。)
「上昇気流が生じ、(そこにあった空気が減るので)気圧が低くなります」というのは違うのではないか。上昇気流が生じようが生じまいが気圧は低い。気圧が低いほうが先でしょう。気圧が低い(=密度が小さい)から、周りから空気が吹き込んで(圧力の高い方から低い方へ空気が移動して、もとあった空気はいくところがないから仕方なく)上昇気流が生じる。
流体は、自然には圧力の高い方から低い方へ移動します。

空気の密度とは、単位体積あたりの空気の質量のこと。
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1立方メートルの空気が、15℃で1.23kg、25℃になると1.19kgになるということ。地上ではこれが重さとなって感じられるはずなのだが、慣れているので感じない。
気圧というのは地上から上空までの空気の重さのこと。同じ高さまで空気があるとすれば、温度が高い空気が積みあがっているのと、温度が低い空気が積みあがっているのとでは、温度が高い空気が積みあがっているほうが軽い、...続きを読む

Qモーターの熱量

どなたかモーターから発生する熱量の求め方を教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

補足のスペックのモーターが定格出力で回転を続けている場合は、
100 - 40 = 60W が発熱量になります。

問題は、起動・停止を繰り返して使用する場合です。
起動時のモータは、定格出力時よりも電力を多く消費することがあります。(物にもよりますが、)
(一昔前、井戸のポンプが回り始めると、電球が暗くなりませんでした?:余談)
起動時には、効率が落ちる、つまり、発熱が増える。と言うことです。

発熱量を出すためには、起動→定格出力→停止までの負荷の変化と運転時間を試算しないといけません。
合わせて、各負荷で流れる電流とモーターの回転数が分かれば、良いのですが。

DCモータでの例が参考URLにあります。

参考URL:http://home.ksp.or.jp/kspsdk/sdklink/sdkmotor.htm

Q雲のできる高さと湿度の関係

雲のできる高さは湿度が関係していると学びました。

「湿度が高いと雲の高さは低くなり、湿度が低いと雲の高さは高くなる」

ということですが、その仕組みがどうしてもよく理解できないのです。

自分なりに整理してみました。

空気が上昇すると気圧が下がる→気圧が下がると空気が膨張するため、気温が下がる→気温が下がると湿度が高くなる...

とここまでは理解できましたが、湿度がどうして高さに関係するのかわかりません。
おわかりになる方、是非教えてください。

Aベストアンサー

http://www.mokk.co.jp/siltuke/2.html

上記のページは結露が出来る仕組みについて書かれています。雲が出来る仕組みも結露と似たようなものだと思ってください。
上記のページのグラフを借りて説明すると、例えば、1立方メートルあたり17.2g(相対湿度75%)の水が含まれている空気Aと、12.8g(相対湿度56%)の水が含まれているBという空気があったとします。25度の地上から上空へと運んでいった場合、どうなるでしょうか。
なお、100m上昇ごとに気温が0.5度下がるとします。

飽和水蒸気量と空気中の水分含有量が一致する地点で雲が出来ると考えると、Aは20度になる1000mで、Bは15度になる2000mで雲が出来ると予測できます。


具体的な説明をするとこんな感じなのですがいかがでしょう?


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