サイフォン～なぜポンプで水が吸い上げられるのか～107（科学⑰）

こんにちは、けいタンです。

今回はポンプにまつわる意外と知らない…でも気になる疑問について考えていきましょう。

今回のテーマについて

ポンプをシュッシュッと押していくと、液体を吸い上げて別の場所に移し替えられる…。

今でこそ減りましたが、灯油ストーブの灯油の移し替えでよく見られた光景です。

私けいタンは、ぎりぎり何回か祖母のお家でその瞬間を体験しましたが、

ではここで皆さんに聞きます。

このようなポンプはどういう仕組みで液体を上に吸い上げることができるのでしょうか？

今回はそんな一度は考えてもおかしくないテーマについて、

科学的な観点からその原因を追究していきましょう！

では、Let’s science!（サイエンス！）

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ではまずは、今回の話の結論部分から始めていきます。

なぜポンプを使うと水が上に吸い上げられるのか？

という疑問に対する簡単な模範解答は、

「液面の高低差」を利用して液体が移動するサイフォンの原理がはたらくためであります。

では液体の高低差やサイフォンの法則について、もう少しだけ詳しく見ていくことにしましょう。

先ほどの灯油の移し替えを例として、ポンプについて見ていくことにしましょうか。

ポンプは、ポリタンクの液面がストーブタンクの液面より高い位置になるように置きます。

そしてポンプを最初に数回押すと、管の中が灯油で満たされることになります。

するとその後は、自動的にポリタンクからストーブタンクへと、灯油が流れていくのです。

これには「サイフォンの原理」が用いられているのです。

このサイフォンの原理とは、管の中が液体で満たされていれば、

途中が高くなっていても、液体は液面の高い方から低い方へと流れていく

という仕組み（原理）です。

では、ここからは図を参考にして簡単にですが、説明することにしましょう。

では、上の図を見てください。

そもそも液体というのは、形を自由に変えることができます。

しかしながら、ここでの液体分子同士は強く引き合っているため、

管の中でｂの部分が重い分、連なりながら移動していくのです。

サイフォンの原理は、大きな水槽やプールから水を抜くときにも使われています。

また、水洗トイレの排水にも利用されています。

これは、排便後のレバー操作によって、大量の水がたまることで、

管の中も水で満たされ、サイフォンの原理がはたらくようになるのです。

いかがだったでしょうか。

では今回も、最後にまとめをして終わりにしましょう。

灯油の差し替えでは、ポンプはポリタンクの液面がストーブタンクの液面より高い位置になるように置き、ポンプを最初に数回押すと、管の中が灯油で満たされることになる。
→その後は自動的にポリタンクからストーブタンクへと、灯油が流れていく
サイフォンの原理とは、管の中が液体で満たされていれば、途中が高くなっていても、液体は液面の高い方から低い方へと流れていくという原理である。
サイフォンの原理の応用例としては、ポンプやプールから水を抜くとき・水洗トイレなどがある。