空気は重い？！（2006.05.19）

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今回は、［空気は重い！！］ということじゃ。

［空気が重い？？］冗談はよしこさん^（注１）。空気は［軽い］ものの代表じゃないの？？

フフフ、そうくると思っておったよ。じゃがのう、空気は重いということをじ〜〜〜くりと説明してみようではないか。

じ〜〜〜〜〜〜くりと、聞いてみようではないか。

じ〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜くりと聞かせてみせようではないか。
　まずは、空気の重さじゃが、その密度は通常の大気（平地）においておおよそ1.225kg／ｍ³前後なんじゃよ。これは、１m×１m×１mの立方体の大きさ（１０００リットル）で約１kgということじゃ。運動会で使う大玉ころがしの大玉くらいの大きさで約１kgということかのう。どうじゃ、思ったより重いじゃろう。

　ン？まだよく分からない？では、これならどうじゃ。

　まず、水は通常の状態では、１リットルで約１kgじゃのう。１リットルといえば１０cm×１０cm×１０cmの立方体の大きさじゃ。空気は１０００リットルで約１kgということじゃから、空気は、水に比べて約1／１０００の重さということで、軽いといえば軽いが、反面、水を一辺あたりそれぞれ、たった１０倍に膨張させた程度ともいえるのう。どうじゃ、案外重いじゃろう？

ウ〜ン、なんかだまされたような．．．

それでは、これではどうじゃ。
　空気１kgと鉄１kgではどっちが重いか？

オイオイ、そんな古いナゾナゾなんか持ち出して。両方とも１kgだから同じですよ。

フフフ、実はそうでもないんじゃよ（＾＾）。
　さっきのナゾナゾを［質量１kgの空気と質量１kgの鉄ではどっちが重いか？］という意味だとすると、たしかに［質量としては１kgで同じ］で、地球の表面では重力の加速度も同じじゃから、［重量としても１kgで同じ］じゃのう。

　じゃが、質量１kgの空気と質量１kgの鉄を秤にかけたらどうかのう？
　質量１kgの鉄は１kgと表示されるが、質量１kgの空気は0kgと表示されるのじゃよ。つまり秤としては［空気の重さは0］と感じていることになる。どうしてそうなるかといえば、空気には［浮力］があるので、空気の中の１kgの空気には１kgの浮力が働き、あたかも重さが無いように感じてしまうんじゃよ。

　じゃから、［質量１kgの空気と質量１kgの鉄を人間が地上で持てば、鉄は１kgの重さを感じ、空気は重さを感じない］となり、［質量１kgの空気と質量１kgの鉄では鉄の方が重く感じる］ということになるのう。

　まあ、こんなところから、空気は実際よりも軽くイメージされておるんじゃないのかのう。

ウ〜ン、ますますだまされたような．．．

フフフ、まあ、軽い重いは感覚的なものじゃで、そう真剣に考えることもないわいな。
　で、何故、こんな話をしたかというとじゃ、ほれ、例の［風力発電］のことを言いたかったんじゃよ。

風力発電？？

そうじゃ、［風力発電］じゃ。［風力発電］は風のエネルギーを電気に変えるものじゃが、元の風のエネルギーが十分大きくなければ、風力発電も大きな電力を取り出すことはできないじゃろう？
　風力発電が実用化されているということは、風のエネルギー（空気の運動エネルギー）が十分に大きいということで、風のエネルギーが十分に大きいということは、空気の重さもそれなりに重いということなんじゃよ。

　何故、そうなるかは下記の説明を見てもらうとして、下式のように、風車の受ける風のエネルギーは、空気密度と受風面積と風速の３乗に比例するのじゃよ。まあ、風速が２倍になると風のエネルギーは８倍づつ増えていくということじゃのう。

　　　風車の受風面積で受ける風のエネルギー＝1/2×空気密度×受風面積×風速³

　空気が結構重く、風車が大きく、風速もある程度大きいと、風のエネルギーもそれだけ大きくなる、ということじゃのう。この風のエネルギーを、人類は昔から揚水や灌漑、帆船、製粉等に利用してきており、最近では発電にも利用してきている、というわけなんじゃよ。

なるほどねえ。たまにはいいこと言うじゃない。

フフフ。ということで、空気は結構重く、風のエネルギーは案外大きいので、台風の時などには、風で木が倒されたり、怪獣ラドン^（注２）の風で人が飛ばされたりするんじゃよ（＾＾）。

コラコラ、脱線してるよ。たまに誉めるとすぐこれだ、まったく。

ショボ〜〜〜ン　＿|￣|○

風車の場合、羽が回る回転部分の面積が［受風面積］っていうけど、実際に風を受ける部分は羽根の部分だけじゃないの？　回転部分のほとんどがスカスカで風は素通りのような？