問3 文中の Y と Z に当てはまる語句の組合せとして最も適当なものを,次の1…
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3 文中の Y と Z に当てはまる語句の組合せ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 Y:低く Z:低く山の上では頭上の空気が少ないので気圧は低くなり、それとつり合う水柱の高さも低くなります。
- 2 Y:低く Z:高くYは正しいのですが、気圧が低ければ支えられる水柱は短くなるので、高くはなりません。
- 3 Y:高く Z:低く高い所ほど頭上の空気は少なくなるので、気圧は高くならず低くなります。
- 4 Y:高く Z:高くYもZも誤りです。高い山の上では気圧が下がり、水柱の高さも下がります。
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1です。Yには低くが入ります。大気圧は、その地点より上にある空気の柱の重さによって生じます。高い山の上では頭上にある空気の量が少なくなるため、気圧は平地より低くなります。Zにも低くが入ります。この実験では大気圧と液柱の重さがつり合う高さで液面が止まるので、気圧が低ければ支えられる液柱も短くなります。したがって持ち上げられる水の高さは低くなります。気圧が下がると水柱も下がる、という対応の関係をおさえておきましょう。
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