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掃除機はどのように作動しますか。

掃除機はどのように作動しますか。

掃除機は不完全真空を発生し、流れ込む高圧の空気を利用してほこりを吸い込みます。

技術

キーワード

真空, 掃除機, トリチェリ, 圧力差, 大気圧, 空気圧, 圧力, 雰囲気, 水銀, ピストン, 空気, ガス, 物理, 技術, 生産, 力学

関連のエクストラ

シーン

掃除機の構造

  • ホース
  • 延長菅
  • 紙パック
  • フィルター
  • モーター

掃除機外部の気圧を利用してほこりを吸い込みます。

モーターの前圧力が減少するとき、不完全真空が発生し、吸い込みが行います。掃除機の中の気圧は外の気圧より低いので、外部の空気は掃除機に流れ込みます。空気とともにほこりも流れ込みます。

空気の流れ

  • 紙パック
  • フィルター
  • モーター

掃除機の中の気圧

  • 低圧空気
  • 高圧空気
  • ファン

真空

  • 普通の大気圧
  • 掃除機
  • 中真空
  • 電球
  • 地球に近い宇宙空間
  • 101325 Pa
  • 80000 Pa
  • 3000 Pa – 0.1 Pa
  • 10 Pa – 1 Pa
  • 0.0001 Pa
  • 真空
  • <0.0001 Pa

真空を示すラテン語の「vacuum」は空の空間を意味しています。所謂、空気も、粒子も含めて何も入っていない空間のことです。
実際は完全な真空が存在しないので、真空は不完全真空のことを示しています。不完全真空とは、空間に入っている気体の気圧がとても低いです。掃除機は英語で[vacuum cleaner]と言いますが、掃除機にも比較的に弱い不完全真空が発生します。

注射器

  • 低圧空気
  • 高圧空気
  • 液体
  • 注射器
  • 大気圧

注射器もポンプのように、不完全真空を基づいて作動します。
注射器の中のプランジャーを引くと、中の空間が大きくなり、気圧が下がります。外にある高圧空気は吸い込みたい液体注射器の中に押し上げます。

大気圧

  • 水銀
  • 真空
  • 大気圧
  • 790 mm
  • 10744 mm
  • 液体の柱の圧力

エヴァンジェリスタ・トリチェリ (1608年-1647年)は初めて吸引ポンプの使用において大気圧の役割を認識しました。

エヴァンジェリスタ・トリチェリ

普通の大気圧で、ポンプは無限の高さの液体を保つことができず、その限界は10メートルであると発見しました。水銀での実験で、普通の大気圧は管の中に最大760mmの水銀の柱を保つことができると気づきました。水銀の密度は水のおよそ13倍なので、水の柱の場合は10メートルは限界です。

大気圧は我々の上にある空気の柱の重さによります。普通の大気圧海水位で測定されます。高度が高くなると、上にある空気の柱が少なくなるので、気圧も下がります。

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