煙突から煙を出すときには、煙突の高さは高ければ高いほど煙はでやすい。 サイホンの原理で説明できると言われているのですが、理解できません。
サイホンの原理を細かく理解できていないためと思います。わかりやすく教えていただけないでしょうか。宜しくお願いします。

A 回答 (5件)

空気の重さを1立方メートル当たり1kgとすると、空気を1メートル積み上げると1平方メートル当たり1kgの圧力がかかっていることになります。

 煙は多くの場合、二酸化炭素や煤が入っていて空気より重いのですが、温度が高いので軽くなっています。 煙の重さを1立方メートル当たり800gとすると、煙を1メートル積み上げると1平方メートル当たり800gの圧力になり、周りの空気から1平方メートル当たり200gの圧力で押し上げられます。(煙の浮力)
すると断面積1平方メートルの煙突ならば、煙突が1メートル高くなるごとに煙を押し上げる力は200g増加し、高さ10メートルの煙突ならば2kgになります。(昔の蒸気機関車は煙突が長かったのですが、大きなトンネルが必要になるため煙突を短くし、蒸気圧による強制排気をおこなっています)
サイホンの原理との対応は、サイホンが管の中の水が流れ落ちる力で水を吸い上げるのに対し、煙突の中の煙の浮力で水平部の煙を吸い出すということです。
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サイフォンの原理


#1さんが説明されています。
パイプの水の出口を水面より下にすれば水が出ます。更にパイプの出口を下にすると、もっと勢い良く水が出ます。

煙突の場合
火を炊いて煙突があると、暖められて軽くなった空気は煙突を伝わって上に昇ります。
煙突が長くなり、上に行けば上に行くほど軽い(密度が低い)空気が存在する事になります。
軽い空気という事は、その空気の中は気圧が低い、つまり回りの空気より圧力がマイナスとなります。(負圧)

空気は圧力の高いところから圧力の低いところに流れます。
煙突が高くなれば高くなるほど、負圧となりますので空気を引く力は強くなります。

煙突は、『横の長さの2倍以上の高さ』というのは、熱せられて密度が低くなった気体が上昇することによって負圧を発生させる煙突効果を狙ったものです。
↑ 下記ホームページのコピペ
http://www.cafegoju.com/coffee/coffee_08.html

参考URL:http://www.cafegoju.com/coffee/coffee_08.html
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え~・・・煙が熱を持っていれば、常温の空気にたいして、浮力が付きますよね(熱気球がそうですよね)


で、釜で物を燃やして熱が出る。
熱くなった空気は上を目指して出口を捜す。

で、すぐに大気中に放出されると、エネルギーを持った熱い空気はすぐに拡散されてしまう。

しかし、煙突があると、熱は拡散されずにどんどん上に登ろうとする→煙突内の空気の流速が上がる→煙が出やすい。
と言うことになるのではないでしょうか。

液体のサイフォンと結びつけると、水槽から垂らしたホース(煙突)の長さが長いほど、より吸い出す力が強くなると言うことになります。

#2さんの参考URLを見たら混乱しちゃった(笑)
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 「サイホンの原理」については下記の過去質問の回答が参考になるかと思います。



 ◎ http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=623278
   QNo.623278 ★☆サイフォンの原理☆★

 ですが,お書きの煙突の話はサイホンとは関係ないように思いますが。。。あえて関連付けを探せば,煙突が高ければ高い程気圧が低くなり,煙突の入口と出口の圧力差が大きくなるって事でしょうか?

参考URL:http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=623278

この回答への補足

有り難うございます。具体的には、排気口からガスを自然に出そうとしたときに、排気口から煙突までの距離をLとしたときに煙突の高さは2L以上あれば煙は排出すると言われました。なぜ2L以上なのかを理解できず質問させて頂きました。宜しくお願いします。

補足日時:2003/10/01 12:16
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 水の入ったバケツに逆V字型の管を掛け、その出口を水面より低くします。


 管の空気を吸い出してやると後は水がひたすら流れ出て来ます。

 このように出口が水面より低ければ、たとえ途中は高くても、山越えして独りでに水が流れ出て来ます。    このような装置をサイフォンと呼びます。

 煙突の煙を出し易くするという煙突の高さとの関連性は?良く解りません。違うような気がします…。
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Qサイフォンのしくみ

サイフォン
大気圧を利用して、液体をいったん高所まで上げて低所に移すために使う曲管・・・
・・と辞書にはありますが、どなたか分かりやすく説明していただけないでしょうか?お願いします。

Aベストアンサー

http://ja.wikipedia.org/wiki/コーヒーサイフォン
http://www.1jb.jp/siphon.htm

こういったサイトを参考にしてみてはいかがでしょうか?
もしくは、こだわらなければ1万円以内でサイフォンのセットは購入できるはずですので、自分で目で見て実験するのもオススメです。
楽しいですよ♪

Qサイフォンの原理の公式

サイフォンの原理を用いて、
毎分一定量の水を出したいのですが、
水面の高度差などを計算によって求められるような
公式はありませんか?

Aベストアンサー

式にカッコが足りませんでした。
V=(2gH)^1/2・・19.6*Hをルートで開く
g=9.8m/(s^2)
H=高さ(m)
V=流速(m/s)
よって、配管の断面積A(m^2)*V(m/s)*60(s/min)
が一分間の容積(m^3/min)

Q★☆サイフォンの原理☆★

サイフォンの原理について教えてください!!
まず、サイフォンの原理がなんなのかもわからないんで・・・
細かい事から教えてください☆
自由研究の参考にしたいんで、仮説(あなたの)とか、実験の結果とかも教えてくれると、メチャメチャ嬉しいんですけど・・・ずうずうしいですね・・・

Aベストアンサー

お騒がせしましたが,本題に戻らせて頂きます。
No.5で示したサイフォンという現象がなぜ起きるかという,「私なりの」解釈(No.11で宣言した)を説明したいと思います。(当たらずと言えど遠からずかな??)

さて,No.5で示した手順で,

>4.風呂からホースの一端を出し,ホース端が風呂の水面以下の高さになるようにする。

 ここでホースの一端を水面以下にするのがミソ。位置エネルギーが加わるようにするのです。
 ここで,脱線している様に感じるかもしれませんが,公園などにあるシーソーに乗ったときどちらに傾くか考えてください。この場合,シーソーは対称形である事(モーメントまで考えない)とします。答えは重いほうに傾くことになります。しかし,当たり前の事ですが,シーソーの両端に十分に強度のある支えがあっては,シーソーは傾きません。これは当たり前ですよね。
(補足:シーソーより定滑車の方が良かった気もするけど,敢えてシーソーにしました。)

 さて,そこで
>5.塞いでいた指を両方離す。
 とした時が,このシーソーの差さえを外した事と同じ事となります。ホース内の水はシーソーの如く重いほうに流れようとします。この場合,重いか軽いかは,
 1.サイフォンの頂上と,風呂の水面の差
 2.サイフォンの頂上と,外に出したホースの先端の高さの差
 のうち,高さの差が大きいほうが重い方となり,風呂から出した方のホースの先から水が出ます。

 ここから,
>2.ホースの中に空気が残らないように,ホースに水を満たす。
 が重要になります。

 ここで,注射器を思い出して下さい。注射器のピストン(でいいのかな?)を一杯に押しこんだ状態で,先端に栓をします。ここから注射器を引くと,かなりの力が必要である事がわかります。また,ピストンから手を離すと,元の場所に戻ってしまいます。これは,ピストンを引くことにより,密閉された注射器内部の圧力が大気圧より低くなるからです。

 水は液体なのに,固体に置き換えてばらばらに考えるのも感覚的に難しいかもしれませんが,始めに重力で落ちた水が,この注射器のピストンに相当します。一旦ホースから落ちた水は,もう風呂の床に落ちるしかないので,気圧が下がった部分には風呂の水面からかかる大気圧によって押されて,圧力を戻そうと水が補給される訳です。これが連続的に起こって,風呂の水が外に流れる訳です。

 ここでは模式的な説明をしています。決してホースの先端を見ても,重力によって落ちる水と,大気圧によって押される水の間に注射器を引いた時の様な空間が見えるわけではありませんので念のため。

 舌足らずかもしれませんが,私なりの解説をさせて頂きました。

 ついでに補足しておきますが,水の場合はサイフォン効果で押し上げられる高さは大気圧だけを考慮すれば,地上では約10mが限界です。
 実際には水の温度などの諸条件が加わり,10mを下回ってしまいますけど。(詳しい理論計算までは出来ない!) また,水の替わりに水銀を使った場合,約760mmが限界です。これは「トリチェリの真空」を調べて見て下さい。

お騒がせしましたが,本題に戻らせて頂きます。
No.5で示したサイフォンという現象がなぜ起きるかという,「私なりの」解釈(No.11で宣言した)を説明したいと思います。(当たらずと言えど遠からずかな??)

さて,No.5で示した手順で,

>4.風呂からホースの一端を出し,ホース端が風呂の水面以下の高さになるようにする。

 ここでホースの一端を水面以下にするのがミソ。位置エネルギーが加わるようにするのです。
 ここで,脱線している様に感じるかもしれませんが,公園などにあるシーソーに...続きを読む

Qサイフォン原理について教えて下さい。

胃管を留置するときなど、サイフォンの原理を使って留置すると聞いたことがありますが、サイフォンの原理とはどのようなものなのでしょうか??またその時の注意点なども教えて欲しいです。

Aベストアンサー

 サイフォンの原理とは、洗浄チューブの先端よりも注入口を低くすると胃液が流出してくるという原理、つまり自然流出で排出させる方法ですね。
 重要なのは、サイフォン内は排液をためすぎない。チューブの先端が排液につくと不潔になりやすい。(逆行性感染の原因になる)
 排出させる部位の(液面)より、排液側の液面高くならないようにする。ですかね?

参考URL:http://www5e.biglobe.ne.jp/~nurse/stomach-tube.htm

Q煙突効果の直径と高さ

煙突効果ってありますが、どの程度高さがあれば煙突効果があるのでしょうか?「直径の対して高さが2倍以上あれば効果が得られる」とあるネットで、書かれていたのですか、そうなのでしょうか?教えて頂ければ幸いです。お願いします!!!

Aベストアンサー

こんにちは。
ちょっとした実験をしたことがあります。
いろいろな条件が重なり、結構違うのですが、私の場合、「直径10cmで長さ50cmくらいでそれらしい効果がありました。」

アウトドア用のコンロの自作、楽しそうですね。私の場合、このようなものではないですが、キャンプで子供達に「煙突の有効性」を見せるために、厚紙で煙突を作ってみました。

ご存じかも知れませんが、「煙突効果」も現れる状況は複雑です。それでも次のようなポイントは役に立つでしょうか
(1) 暖まった空気の浮力が効果的に現れ、周囲から新鮮な空気が流れ込みやすくなる、文字通りの煙突効果
 筒に、火を覆って上昇気流を集めるための漏斗状の構造をつけた簡単な装置で、直径30cm程度の範囲で火を焚く「普通のたき火」にかざしてみたら、1mくらいあればかなりの効果(炎が吸い込まれるように勢い付くのがわかる)で、50cmくらいでも何とかそれらしい効果がありました。実験していませんが、20cmではあまり効果がないでしょう。
 ただし、煙突の周囲の空気と中の空気にきちんと温度差ができることが必要で、たき火をすっぽりと覆うことができれば効果的で、煙突の周りにも上昇気流が漏れるようでは効果が減ります。
 今回は炎を密閉したコンロのようですから、漏れの問題はないでしょう。一方、例えば下に穴を開けたドラム缶の底で火を焚き、上に煙突をつける場合は、ドラム缶の高さも煙突の一部になると言えるでしょう。(極端な話、ふたに穴を開けただけでも1mの効果はある。ただし、火が小さいと煙突の中で上昇気流が拡散・冷えてしまうため、いわば、「口径は大きすぎてもだめ」でしょう。)

(2) 流れ込む空気が小さな「旋風」を形成し、たき火の中のほうにまで新鮮な空気が入りやすくなる
 こちらは本来、煙突効果とは関係がないのですが、密接に関わります。炎を囲み、煙突で出口を絞るとともに、入り口も適切に制限します。当然、空気は流れ込み難いですが、煙突の浮力にちょうど合致する入り口なら、空気の流れが適切に絞られて勢いがつき、火の勢いが増します。

さてさて、いかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

こんにちは。
ちょっとした実験をしたことがあります。
いろいろな条件が重なり、結構違うのですが、私の場合、「直径10cmで長さ50cmくらいでそれらしい効果がありました。」

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ご存じかも知れませんが、「煙突効果」も現れる状況は複雑です。それでも次のようなポイントは役に立つでしょうか
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Q煙突効果

省エネルギーや環境建築でよくきく煙突効果ですが、実際にどのようなシステムなのか、よく分かりません。熱い空気が浮力により上昇して、その内部は冷えた空間となるということでいいのでしょうか。しかし、風邪がある場合はその現象が効果的かと思うのですが、風邪がない場合、室内を通じて外気が入らないときは、空気の動きがなくその効果は全くないと思うのですが、どうなのですか??

素人考えで申し訳ないのですが、煙突効果そのものの意味と、空気の動きのあるなしに関わっているのかどうかも教えていただきたいと思います。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ご質問からだいぶ日にちが経っていますが,未だ締め切られていないところを見ると,まだ納得できない
ところがあるのかな,と思い,投稿させていただきます。

1.「煙突効果そのものの意味・・・」
 ここに一本の煙突があり,その中の空気は周囲の空気より暖かい,と仮定します。
 冷たい空気は暖かい空気より重いという性質があります。
 従って,重い空気(冷たい)は軽い空気(暖かい)の下に潜り込み,暖かい空気を上に押し上げます。
 この働きを「煙突効果」と呼び,この押し上げる力を「通気力」または「ドラフト」と呼びます。
 ドラフトを大きくとるためには,温度差の大きいことが要件であることが,お分かりいただけるか
 と思います。
 この自然力を省エネや建築技術に,積極的に利用しようという動きが出ているものと思われます。

2.「外気が入らないときは・・・」
 建物の気密がよいときは,煙突効果は発揮できません。
 窒息状態です。(^_^;)

3.「風がある場合は・・・」
 周囲の風は関係ありません。
 ただし,風が起きているときは,気圧も変わっているわけですから,そういう意味での影響はあります。

4.「実際にどのようなシステムなのか・・・」
 以上のことをご理解いただき,♯1さん,♯2さんのURLをご覧になられれば,「煙突効果を導入した
 建築技術」というものが,ご理解いただけるかと思います。

なお,「煙突効果」で検索すると,建築関係のサイトがいっぱい出てきます。

以上のご説明に疑問の点があれば,ご遠慮なく質問してください。

ご質問からだいぶ日にちが経っていますが,未だ締め切られていないところを見ると,まだ納得できない
ところがあるのかな,と思い,投稿させていただきます。

1.「煙突効果そのものの意味・・・」
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 冷たい空気は暖かい空気より重いという性質があります。
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 この働きを「煙突効果」と呼び,この押し上げる力を「通気...続きを読む

Q自由研究でサイフォンの実験・・・。

自由研究でサイフォンの原理について実験したいのですが、肝心のサイフォンの原理が、よく理解できません;インターネットで探しても、難しい説明ばかりでよく分かりません。なるべく分かりやすく教えてください。お願いします。
 あと実験は、「教訓湯のみ」を作ってやろうと思っているのですが、何か良いまとめ方はないでしょうか?あと、他にいい実験があったら教えてください。

Aベストアンサー

サイフォン式コーヒーの入れ方。(下記)
ごく簡単に説明されています。

要は、密閉(水のにげみちだけがある状態で)された容器で水を沸騰させると、水蒸気の圧力で水が押出される。
水蒸気が冷え圧力が下がると、押出されたお湯が戻ってきて、おいしい珈琲ができあがる。
と理解してもらえればOKです。

参考URL:http://www.eynet.co.jp/03make_coffee/p5-2.htm

Q低い位置の水を高い位置に移動させる方法

家の庭には排水口がないので、庭のバケツにある水を台所の流しに排水できる方法を探しています。庭と流し台の高低差はざっと見積もって1mちょいです。

何か理科の教科書でポンプなどがなくても管一本でそういった事ができる方法を昔の人が考えて、何とかの原理とか呼ばれていると読んだ記憶があるのですが、ご存知の方は教えてください。

ポンプがないと無理という場合は、ホームセンターで調達できる、大仰でない装置で排水する方法を教えてください。

Aベストアンサー

サイフォンは高いところを経由してより低いところへ送れます が 決して高いところへは送れません

衝撃ポンプを使えば落差1mの流水を20m以上高いところへ移動させることはできます
しかし 全流水量の数%しか移動できません

質問の用途ではポンプを使用するしかありません

Qエタノール水溶液からエタノールを100%取り出すことは可能?

エタノール水溶液からエタノールを100%取り出すことは可能のようですが、具体的にはどのような方法をとるのでしょうか?また、それは蒸留でも可能なのでしょうか?特殊な蒸留では可能だと聞いて調べてみましたがよくわかりませんでした。

Aベストアンサー

 水とエタノールの完全な分離というか、エタノールの完全な脱水は、共沸と言う現象のために単純な蒸留だけでは理論的に不可能です。

 共沸についてはblackdragonさんの回答にあるリンク先に説明があったと思いますし、gooなりgoogleなりで検索して頂ければ直ぐに見つかると思います。(詳しくは、物理化学や化学工学の教科書をご覧下さい。)

 そこで、特殊な蒸留方法ですが、一つは既に回答があるベンゼンを使った三成分系での共沸蒸留方法です。そのほかには、膜をや分子の拡散を使った方法などがあります。

 しかし、工業的に必要な大容量を生産するのではなく、実験室レベルでよいのなら、より一般的な方法としては、活性化させたモレキュラーシーブスを用いた脱水では無いでしょうか?
 乾燥させた不活性ガス雰囲気下で蒸留したエタノールに十分活性化させたモレキュラーシーブスをいれて不活性ガスで密封する方法です。
十分活性化させたとは、モレキュラーシーブスを良く洗浄した後に減圧下~250℃以上で数時間加熱し、減圧条件下で室温に戻して使用するということです。この加熱~冷却の操作を数回繰り返せばより活性があがります。
 ちなみに、昔どこかで、モレキュラーシーブスの乾燥には電子レンジを使って加熱していたと言う話も聞いたことがあります。

 なお、純粋なエタノールを取り出すときには、水のほかにもエタノールが酸化したアセトアルデヒドや酢酸などの不純物の除去も必要になります。

 水とエタノールの完全な分離というか、エタノールの完全な脱水は、共沸と言う現象のために単純な蒸留だけでは理論的に不可能です。

 共沸についてはblackdragonさんの回答にあるリンク先に説明があったと思いますし、gooなりgoogleなりで検索して頂ければ直ぐに見つかると思います。(詳しくは、物理化学や化学工学の教科書をご覧下さい。)

 そこで、特殊な蒸留方法ですが、一つは既に回答があるベンゼンを使った三成分系での共沸蒸留方法です。そのほかには、膜をや分子の拡散を使った方法などがあり...続きを読む

Qmin-1の意味は?

回転数とは思うのですが、min-1はどういう意味で、また何の略で、どう読むのでしょうか。

RPMであれば、round per minutesで
1分間の回転数という意味ですよね。

min-1とRPMはイコール(=)なのですか?
またなぜー1とつけるのでしょうか。

分かる方、お願い致します。

Aベストアンサー

#1の方の回答の通りですが、ちょっと補足めいたことを。

読み方は「まいふん」だと思います。そう言ってます。

rpmは[revolutions per minute]1分間あたりの回転数ですね。
http://dictionary.goo.ne.jp/search.php?MT=rpm
もしかすると「round」という言い方もあるのかもしれませんので否定はしませんが、
「revolutions」と言う場合が多いと思います。

で、なぜRPMを使わないかというと、
単位の表示方法を世界的に統一しようという動きがあり、(SI単位系を使おー)
「revolutions」は「回」という、それを表す単位がSI単位系に無いため、
RPM → min^-1 となります。

天気予報の気圧を表すミリバールという単位がヘクトパスカルになったのも
SI単位系を使おーという動きのためです。

インチ、ポンド、フィートなども使うのを避ける方向になっています。


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