問1 文中の X に当てはまる数値として最も適当なものを,次の1 ~4 のうちか…
大気圧に関して科学的に探究した。問1 ~問4 に答えよ。 歴史的経緯を確認している場面 太郎さん:トリチェリは1643 年,以下のような実験で大気圧の大きさを調べたそうです。 片方の端が閉じられたガラス管を水銀で満たし,水銀の入った別の容器に倒立させる。す ると,水銀による圧力と大気圧がつり合うように,ガラス管内の水銀面が下がる。大気圧が 1 気圧のとき,液面からの水銀柱の高さ(図1 中のh)は X cm となる(図1 )。 水銀 片方の端が 閉じられたガラス管 図1 トリチェリの実験 底面積 図2 大気圧と気柱(空気の柱) 花子さん:水銀の代わりに水でこの実験をすると液面からの水柱の高さはどうなるでしょう か。 太郎さん:水銀の密度は13.6 g/cm3,水の密度は1.0 g/cm3 だということから計算できる と思います。気圧は気柱(空気の柱)の重さによるものだそうです(図2 )。 花子さん:なるほど,これで大気圧の大きさが実感できました。 太郎さん:この実験をずっと高い山の上ですると,どんな結果になるでしょうか。 花子さん:気圧が Y なるので,持ち上げられる水の高さは Z なると思います。
問1 文中の X に当てはまる数値として最も適当なものを,次の1 ~4 のうちから一つ選 べ。
- 1 1616 cmでは、1気圧とつり合う水銀柱の高さになりません。
- 2 4646 cmでは、1気圧とつり合う水銀柱の高さになりません。
- 3 761気圧は、高さ76 cmの水銀柱がつくる圧力と等しくなります。
- 4 106106 cmでは、1気圧とつり合う水銀柱の高さになりません。
この問題は問題の図(写真・図・表など)を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は3の76です。1気圧は、高さ76 cmの水銀柱が底面に与える圧力と等しくなります。トリチェリの実験では、ガラス管の中の水銀が下がって上に真空ができ、そこで止まった高さが大気圧とつり合う高さになります。この値から、気圧の単位として760 mmHg という書き方も使われます。天気予報で使うヘクトパスカルに直すと、1気圧は約1013 hPaです。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00017.htm)を加工して作成