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はじめまして。


1、ペットボトル入りの水を購入する。

2、ペットボトルを傾けた状態でフタを開け(すぐに流れるように)、水をコップに注ぐ(ペットボトルの傾きは一定の状態を保つようにする)。


上記において、ペットボトルからコップに水を注いでいる間は、常にペットボトルの口から水が流れ出ているので、ペットボトルの口は常に水でふさがれており、ペットボトル内に空気が入る余地は無いと考えます。

よって、ペットボトルからコップに注いだ水の量だけ、ペットボトル内に真空の空間ができるのではないかと考えます。

なお、上記はペットボトルの傾きを一定に保った状態で水を注いでいる間だけの話とします。(フタを閉めたりといった注ぎ終わった後の動作は含まない)。

理論上、ペットボトルの水をコップに注ぐ際、ペットボトル内に空気を入れずに注ぐことが可能かどうか教えてください。

不可能な場合は、その理由を教えて下さい。

よろしくお願い致します。

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A 回答 (6件)

こんばんわ。



理論的には「実現できれば」とは思いますが、いろいろと関門(難点)がありそうです。

>、ペットボトル入りの水を購入する。
この時点で、頭の方には気体の部分があると思います。
よくあるのは窒素充填による気体が詰まっているかと。

>ペットボトルからコップに水を注いでいる間は、常にペットボトルの口から水が流れ出ているので、
>ペットボトルの口は常に水でふさがれており、ペットボトル内に空気が入る余地は無いと考えます。
これは、そのままでは不可能だと思います。
水が減る体積分だけ、どこからか補わないと水が出ていきません。
部屋に風を取りこもうとしても、窓を 1つ開けただけではだめなのと同じです。
(入り口だけ開けても、出口になるところがないと流れができない)

体積を補う代わりに、#2さんのようにつぶすのであればまだ可能性はありますね。


最後に、仮に真空ができたとしても、
ペットボトルの強度だと外の大気圧によりつぶれてしまうかも知れません。
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この回答へのお礼

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/17 17:53

>ペットボトルからコップに水を注いでいる間は、常にペットボトルの口から水が流れ出ているので、ペットボトルの口は常に水でふさがれており。


この前提条件が一番しんどいと感じます。
揚水ポンプは真空で水を吸い上げますが、真空の程度にもよりますが、本当の真空なら10mは吸い上げます、ゆえにペットボトル程度では話にもなりません。
>理論上、ペットボトルの水をコップに注ぐ際、ペットボトル内に空気を入れずに注ぐことが可能かどうか
ペットボトルでは、理論上でなくても少しの量なら可能でしょう、但し真空はできません。
※水の重さでペットボトルがへこみ、その分の水が注げます。
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この回答へのお礼

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/24 20:11

 


水は出ません。
http://science.wao.ne.jp/experiment/recipe.php?c …
実験結果
 
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この回答へのお礼

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/17 17:53

真空はありえない。

水の表面から水が水蒸気となって発生しますので、透明な空間にもガスは存在します。水に溶けている他のガス、酸素や二酸化炭素も放出されます。

水で一杯になった注射器の針の先を詰めて、押子をむりやり引っ張るとどうなるでしょうか。
そこに発生した空間は真空でしょうか。
という質問の方が的を得ているでしょう。
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この回答へのお礼

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/17 17:54

空気が入らないようにペットボトルを潰しなら注げばOK。



潰さずに真空の部分ができるようにするって、どこでコップに注ぐつもりですか…とツッコミが入りますよ。
水の場合、約10mの水頭圧が必要です。そんなに長いペットボトルは無いでしょ。
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この回答へのお礼

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/17 17:54

ペットボトル内の空気の体積とボトルの内径と口径によりますが、


基本的に全ての水を出すことは不可能です。
大気には大気圧があり、これがペットボトルの水を押し上げます。
水が流れるには以下の式が成り立つ必要があります。

ペットボトル内の空気の圧力+水の重さによる圧力>大気圧

通常、ペットボトル内の空気の体積はごくわずかであり、少しでも水が
流れると、ボイル布法則により急激に圧力が低下します。
そのため、水の重さによる圧力を加えても大気圧を超えることはできず、
結果的にわずかな水しか流れません。
ペットボトル内の空気が内場合はほとんど水は流れることはないでしょう。

500mLのペットボトルならば10mL流れればいいほうでしょう。
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この回答へのお礼

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2011/04/17 17:54

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>・下方向の力:水の重力 + ペットボトル内の空気の圧力(<大気圧)
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>図2でもしもペットボトルの口に質量ゼロ、摩擦ゼロのピストンがついていたとしたら、ピストンは静止しているのでしょうか?それとも水と一緒に落ちてしまうのでしょうか?

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