どうも、毎日Twitterを見る時間が増えていって、インプットの時間が少なくなってきているえふみです。Newspicsとかもっと見たいのですが、時間を作る努力を自分が怠っているのでしょう、見る時間が少ないように感じます。もっと社会や世界全体のいろいろなことにアンテナを張っていきたいと思います。

さて、今日のテーマは状態方程式についてです。飛行機の中でお菓子袋が膨らむ理由が気圧に関係しているっていうことは、多くの方は知っていると思います。では気圧がどうなっているからお菓子袋は膨らむのでしょう？
答えは気圧が下がっているからです。まあ簡単ですよね、ではこの気圧が下がるっていうのがどういうことなのかを簡単に説明すると、要は外からの押さえつける力が弱くなっているということです。空気の圧力で気圧と思ってもらえればと思います。外側から押す力が弱くなったことで、内側から押す力の方が大きくなったため袋が膨らむのです。そして、外側から押す力とつりあった状態でお菓子の袋は留まります。

このような圧力などが変わった際の状態を記述する方程式が状態方程式と呼ばれるものであり、

P(圧力)V(体積)=n(物質量)R(気体定数)T(温度)

で表されます。先のお菓子袋の例では、飛行機内の温度Tが一定とすればイコールの右側は常に一定の値を取ります。ここで飛行機が空を飛び、飛行機内の気圧が下がっていった場合、袋が膨らみ体積Vが大きくなります。その分、袋内の気圧は小さくなります。このように一つの数値が変化すると、それに応じてほかの数値が変化するのです。

それでは、この状態方程式を使った自由研究の工作を一つ考えてみましょう。以下に手順を簡単に記載しますので是非作ってみてください( *´艸｀)
１．まず、空のペットボトルを用意します。
２．キャップにストロー1つが入る程度の穴をあけ、ストローを刺します
３．ストローとキャップの間で空気が漏れないように接着剤で密閉します。
４．その後ストローに水滴をたらし、水滴をストロー内に入れた状態にします
以上で準備は完了です。このペットボトルを両手でもって中の空気を温めてみてください。すると、水滴はストローの飲み口の方に上昇していくと思います。これは先ほどの状態方程式で言うところの右側の数値が上がったことで左側の体積が大きくなったことによるものです。気圧は変化しないの？と思われる方もいるかと思いますが、大気圧は常に一定であるので、変化する右側の式は体積のみになります。この水滴の高さを図ることで簡易的な温度計として使うことができます。面白いですよね。こういった測定器は物理法則を応用した様々な方法で作られ、用いられています。気になった方は是非調べてみてください。

いかがでしたでしょうか？
簡単な自由研究に使える物理法則、是非身近な人に見せてあげてください( *´艸｀)
きっと不思議～！って思うか、ふ～ん…って思うかの2通りだと思うので…笑

では、また次の記事をお楽しみください！