圧力と大気圧
カワウソ先生同じ力でも、面積が小さいほど圧力は大きくなる。大気圧は高い所ほど小さくなるよ。
30秒でつかむ
- 圧力(Pa)は、力の大きさ(N)を、その力がはたらく面積(m²)で割って求める。
- 大気圧は空気の重さによる圧力で、海面付近でおよそ1013hPa(1気圧)、高い所ほど小さくなる。
- 大気圧はあらゆる向きから物をおし、等圧線で囲まれた高気圧・低気圧が風や天気を生む。
詳しく
ポイント
一定の面積にはたらく力の大きさを圧力といい、次の式で求める。圧力(Pa)=力の大きさ(N)÷力がはたらく面積(m²)だ。単位はPa(パスカル)で、1Pa=1m²あたり1Nの力がはたらく圧力を指す。
例えば、重さ12Nのレンガを、面積0.06m²の面を下にして置くと、圧力は12÷0.06=200Paになる。同じレンガを面積0.02m²の面を下にして置くと、圧力は12÷0.02=600Paに上がる。力の大きさが同じでも、面積が小さいほど圧力は大きくなる。
空気にも重さがあり、その重さによって生じる圧力を大気圧(気圧)という。海面付近の大気圧はおよそ1013hPa(1気圧)だ。1hPa=100Paなので、1013hPaは101300Paにあたる。
大気圧の性質
大気圧は、高い所ほど小さくなる。山の上に菓子袋を持っていくと袋がふくらむのは、袋の外の大気圧が地上より小さくなり、袋の中の空気の圧力が外よりも大きくなるためだ。
大気圧は、上からだけでなく、下や横などあらゆる向きから物をおす。これは、空気の粒が四方八方に飛び回りながら物にぶつかっているためである。
天気図では、気圧が等しい地点を結んだ等圧線で気圧の分布を表す。まわりより気圧が高い所を高気圧、低い所を低気圧という。
なぜそうなるか
高気圧の中心付近では、まわりより気圧が高いため、空気が中心から外へ時計回りに吹き出す。空気が抜けたあとを埋めるように上空から空気が下りてくる下降気流が生じ、雲(新しいタブで開きます)ができにくいため晴れやすい。
低気圧の中心付近では、まわりから空気が反時計回りに吹き込み、行き場を失った空気が上へ逃げる上昇気流が生じる。上昇した空気は冷えて雲ができやすく、くもりや雨になりやすい。
高さが上がるほど大気圧が小さくなるのは、その高さより上にある空気の量が少なくなり、重さによる圧力が小さくなるためである。
確認問題
確認問題(解答用紙)
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/pressure-and-air-pressure/?from=print#quiz
重さ12Nのレンガを、面積0.02m²の面を下にして置いたとき、圧力は何Paか。
答え:____________
正解:600Pa
圧力(Pa)=力の大きさ(N)÷面積(m²)なので、12÷0.02=600Paになる。海面付近の大気圧(1気圧)は、およそ何hPaか。
- ◯ 100hPa
- ◯ 500hPa
- ◯ 1013hPa
- ◯ 10130hPa
正解:1013hPa
海面付近の大気圧は、およそ1013hPa(1気圧)である。高気圧の中心付近で起こることとして正しいものはどれか。
- ◯ 風は吹かず、気圧も変化しない
- ◯ 時計回りに風が吹き出し、下降気流が生じる
- ◯ 反時計回りに風が吹き込み、上昇気流が生じる
- ◯ 時計回りに風が吹き込み、上昇気流が生じる
正解:時計回りに風が吹き出し、下降気流が生じる
高気圧の中心付近では時計回りに風が吹き出し、上空から空気が下りてくる下降気流が生じるため晴れやすい。標高の高い場所に行くほど、大気圧はどうなるか。
- ◯ 変わらない
- ◯ 小さくなる
- ◯ 0になる
- ◯ 大きくなる
正解:小さくなる
高い場所ほど、その上にある空気の量が少なくなるため、大気圧は小さくなる。
単元のポイント
- 圧力の式 圧力(Pa)=力の大きさ(N)÷力がはたらく面積(m²)。1Pa=1N/m²
- 大気圧 空気の重さによる圧力。海面付近で約1013hPa(1気圧)
- 高さと大気圧 高い所ほど、上にある空気の量が少なくなるため大気圧は小さくなる
- 高気圧・低気圧 高気圧は中心から時計回りに風が吹き出し下降気流で晴れやすい。低気圧は反時計回りに風が吹き込み上昇気流でくもりや雨になりやすい