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中学理科の気圧の問題が読むだけでわかる!

このページは気圧とは何かについて中学生向けに詳しく解説しています。
また、このページは中一理科の「力の単元」の最終ページでもあるんだ。

 

それでは、気圧の学習スタート☆

 


1. 気圧

①気圧と空気の重さ

さて、今回は「気圧」について説明していくよ。

「気圧」と「大気圧」は中学理科では同じ意味で使うよ。

 

気圧かあ…。聞いたことあるけど、何のことかはよくわからないなあ…。
そうだよね。
「気圧」というのは、「空気の重さによる圧力」のことなんだ。
「水圧」が「水の重さによる圧力」だから、水圧の空気バージョンだね!
え?空気に重さがあるの!?
うん。「空気には重さ(質量)がある」んだよ。
図で示してみよう。
ペットボトルの質量
ここに、液体を抜いた質量100gのペットボトルがあったとするよ。(ペットボトルそのもの+中に入っている空気で100gと考えてね。

ペットボトルから空気を抜く道具を使って、ペットボトル内の空気を抜いてみよう。すると下の図のようになるよ。
空気を抜いたペットボトルの質量
え?空気を抜くと質量が減るの?

そう。「空気を抜くと質量が減る」んだ。このことから、空気にも質量があることがわかるね。


次にペットボトルに空気をつめてみよう。すると下の図のようになるよ。
空気を詰めたペットボトルの質量
へー。空気をつめると質量が増えるのか。
そう。「空気をつめると質量が増える」んだ。このことからも、空気に質量があることがわかるね。

②気圧によるペットボトル様子の変化

ねえ先生、ペットボトル内の空気を抜いたりつめたりすると、なんでペットボトルがへこんだりふくらんだりするの?
それはね、「ペットボトル内の気圧が変化するため」だよ。
ペットボトルの気圧
この図は通常のペットボトルに気圧を矢印でつけ足したものだよ。
この状態では、外側からペットボトルを押す気圧が発生しているんだけど、
ペットボトルの中にも空気が入っているから内側からもペットボトルを押す気圧が発生しているね。
もし外側からの気圧を1000とすると、内側からの気圧も1000になるんだ。
このときには、ペットボトルの形はそのままだね。
空のペットボトルは普通このような状態なんだよ。

次に、空気を抜いたペットボトルを見てみよう。
空気を抜いたペットボトルの気圧
この状態でも、外側からも内側からもペットボトルを押す気圧は発生しているよ。
だけど、ペットボトル内の空気を抜いてしまっているから、内側からの気圧は弱くなってしまっているんだ。
仮に外側からの気圧を1000とすると、内側からの気圧は500。という感じかな。
こうなると、外側から内側にはたらく気圧のほうが大きいから、ペットボトルは内側に押されてへこんでしまうんだね。

最後に空気をつめたペットボトルを見てみよう。
空気を詰めたペットボトルの気圧
この状態も、外側からも内側からもペットボトルを押す気圧が発生しているね。
けれど、ペットボトル内に空気をつめたから、内側からの気圧が大きくなっているんだ。
仮に外側からの気圧を1000とすると、内側からは気圧は1500。という感じかな。
こうなると、内側から外側にはたらく気圧のほうが大きいから、ペットボトルは外側に押されてふくらむんだね。
なるほど。容器の中の空気を抜いたりつめたりすると、質量だけでなく、容器内の気圧も変化するんだね。

③標高と気圧

さて、ねこ吉。次はペットボトルのかわりに、ポテトチップスの袋で話をするよ。

ねこ吉はポテトチップスの袋を富士山の頂上へ持っていったことはある?

あるわけないやろがい!
さすがに、ねこのコスプレをしたおっさんがポテチを富士山に持っていくなんてないか…。
オイラはほんとに猫だぞ!

まあいいや。ポテチの袋を標高が低いところから富士山の頂上まで持っていくと、袋がふくらむんだよ。

ポテチ標高低いとき    ポテチ標高高いとき

へー。なんで?

標高が高くなると外側からの気圧が低くなるためだよ。
ポテチ標高低いときの気圧  ポテチ標高高いときの気圧
標高が高いと、ポテチの袋の中の気圧のほうが大きくなるからふくらむんだね。
なるほど。さっきのペットボトルと似ているね。
先生、なんで標高が高いと気圧が低いの?

「気圧」は空気の重さによる圧力だよね。
標高が低いときと高いときの、頭の上の空気の量を比べてみよう。
標高による気圧の違い
標高が高いときのほうが頭上の空気の量は少ないね。つまり空気の重さによる圧力(気圧)が小さくなるんだ。
標高が低いと頭上の空気量が多いね。つまり空気の重さによる圧力(気圧)が大きくなるんだ。
ちなみに、気圧は水圧と同じく図のように全方向からはたらくよ。これもしっかりと覚えておこう!

④気圧の単位

さて、最後は気圧の単位についてだよ。

基本的には気圧とは圧力のことだから、圧力の単位の「Pa(パスカル)」になるね。

だけど、気圧というのはとても大きな力だから、hPa(ヘクトパスカル)という単位で表すこと多いんだ。

「h」は×100を表し

1hPa = 100Pa

だよ。そして普段僕たちが生活しているところは1000hPa(100000Pa)ほどあるんだ。

気圧ってそんなに大きな圧力なのか!
ほんとだね。詳しく言うと、標高0mの地球の平均気圧は1013hPaなんだよ。
地球の平均気圧
この1013hPaのことを「1気圧」ともいうんだよ。
これは丸覚えしておこう。
1気圧=1013hPa
2気圧=2026hPa
3気圧=3039hPa
という感じだね。

⑤まとめ

さて、まとめをして終わりにしよう。

①気圧(大気圧)は空気の重さによる圧力

②空気には重さがある

③空気を抜いたりつめたりすると気圧が変化する

④標高が高くなると気圧が小さくなる

⑤標高0mの平均気圧は1013hPa

⑥1013hPaを「1気圧」とも言う

こんなところだね。


さて、これで気圧の勉強もおしまい。
そして【力と圧力】の単元もこれでおしまいだよ。
もしも【力と圧力】を①から読んできている人がいたら表彰ものだね!
それはえらいね!
うん。ただ本当に難しい単元だから、2周、3周と①から読んでみてね。
2周目はきっと半分くらいの時間で読み直せるよ。
それではお疲れ様。
ここまで読んでくれてありがとね☆
ほなまたやで。

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