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みなもちゃんと水素職人のみなもとダイアリー

株式会社ウォーター・インスティーチュートメンバーのブログです

『圧縮』

ことばの解説 ペットボトル

みなさま、こんにちは。

水素職人、さいとうです。

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さて、

「ペットボトルから空気を追い出すことにこだわる」シリーズ。

 

今日のお題「圧縮」:空気と水の圧縮について触れます。

 

 

以前の記事では 『空気は縮むけど、水は縮まない』と書きましたこと、

minamotosuiso.hatenablog.com

今日はちょっとだけ数字をもって説明してみましょう。

 

 

 

まずは水、
液体の「圧力が変わった時の体積の変化する性質」について。

 

「水は縮まない」とよく耳にしますが、

厳密に言うと縮んでいます

ただ、空気(気体)に比べると本当に微々たるものなので、

考慮にいれずに扱うことが多いのです。

 

 

どのくらい微々たるものか?

 

 

水温を一定に保った状態で圧力を上げたときに、減るはずの体積の計算を

圧縮率で表すと、=(-1/v)∂v/∂p

vは体積で、

pは圧力です。

∂はデルと読みます。

書き換えて、

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温度20℃で、標準気圧1atmでは、

左辺は0.4482とされていますので、

圧力を2倍仮定して、上記の式に代入して積分しますと、

 

 

 

 

あ、今 確実に 読むのをやめた もしくは読み飛ばした人がいましたね。

 

当然ですよね。

これね、なが~い式になるし、解説の言葉もややこしくなるんですよ。 

 

なので、数字と言っても、違う数字を例として説明しますね。

 

 

 

 

 

水の圧縮率も簡単に、

4.5×10^-5cm2/kg として、

1kgf/cm2を1気圧として計算して、

0.000044㎝2/kg とします。

2気圧になったら

これだけ、圧縮されるとしましょう。

 

 

0.000044分の体積って、

どれだけ??

 

えぇと、0.1は10分の1、

小数点以下が6桁だから、10万分の4.4分の体積が減りました。
すごい、数字でしょう!
分かりづらいでしょう!?

 

 

 

なので、

 

お財布に例えます、

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  著作者:Vector Graphics

お~財布の中に(^^♪

1万円あったら、0.44円 44銭です。

10万円入っていてようやく、4.4円です。

100万円入っている財布だと、44円。

お金は1円でも大事ですが、

44円を気にしますか? 
44円減ってても、気付けますか?

100万円も入っているお財布持っていながら。 

気にしない人がほとんどでしょう。

 

ね、だから、『水は縮まない』って表現してしまうのです。

 

 

 

その逆に空気は、温度と圧力の影響を強く受けます。
(等温圧縮率とかいろいろ書き始めると私の頭がまとまらなくなりますので、潔く割愛します)

 

以前、ボイルの法則にちょっとだけ触れましたが、

圧力と体積は逆比例の関係にあります。 

p×v=一定です と 思い出す方もいらっしゃるでしょう。

単純に
「圧力が二倍位なったら、

   密度も二倍になるけど、

      体積は半分になる」
して見てください。

 

半分になっちゃいます。

 

こっちは、

1万円あったら、5,000円、

10万円入っていると、50,000円です。

100万円入っている財布だと、500,000円。

 

大きいでしょう。 

私ならショックで寝込みます。

 

 

この差が「水は縮まないけど、空気はものすごく縮む」といわしめるのです。

 

 

ボトルの状況に置き換えると、
ボトルの中に空気の層があると、
発生した水素の圧力は、空気の層を先に、どんどん縮めますので、
もったいないってことです。

 

なので、「こだわっている」のでございます。

 

あなたもぜひこだわってください。

 

前回の復習

 

では、また次回。

で、なるたけ空気を入れずにボトルを閉める方法について、
こんなご意見も頂戴しました。
「もっと大きな入れ物の中を水で満たして、
ボトルも、蓋も入れたまま封すれば
一切空気がはいらないでしょ」
そうなんです、
入れたくないのなら、最初からそれが無い状態をつくればいい の発想です。

次回はそれを実践しますね。


さて、ここでクエスチョン、

空気が全くない状態で、スティックとお水だけが入ったボトルに、
時間経過とともに泡が見えてきたら、その泡はなにで出来ているでしょう か?

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