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手押しポンプで何気圧まで？

ペットボトルに空気入れのバルブを取り付けます。 こちら

　何回で何気圧になるかあらかじめ調べておくと良いと思います。 自動車用のバルブ を取り付けておくと圧力ゲージで圧力の測定もできて手が押す力がどの程度なのかを検証することができます。

ポンプのピストンの直径は３センチなので，5atm だと，

　F = p S =5×1.0×3.14×1.5×1.5=35 kgW　

となり，体重を掛けないと押せないくらいですね。

※　ペットボトルは必ず炭酸飲料形のものを使用すること。また,表面に傷がないかよくチェックしておいてください。コーラのボトルは未使用のものであれば10 atm 以上の耐圧があるそうです。（メーカーに問い合わせました。）

※　バルブの所謂「ムシ」は細いゴムチューブを使用しているため，手動のポンプではこの「ムシ」を押し広げるのがかなり難しくなります。そこで，こんなものを見つけてきました。確かに，押す力は小さくてすむことが良くわかりますね。

　ペットボトル ( 1 Lとのもの  ) キャップをてんびんに載せてその重さを測る。

　ポンプをつないで，ある程度の空気を入れ，圧力計で圧力を測りながらちょうど100 kPs (ほぼ１気圧 )になるようする。そのあと，てんびんで全体の重さを測る。

　同様にしして，ちょうど200 kPs，300 kPs ，400 kPs になるようにして，その時の重さを測る。

　それぞれの重さと元のペットボトルの重さの差を求め，どのような関係があるかを確認してみよう。

　① 空気を入れる前のペットボトルの重さ　 　　　　　　g

　② 100 kPs の時の　ペットボトルの重さ  　 　　　　　　g

　③ 200 kPs の時の　ペットボトルの重さ  　 　　　　　　g

　④ 300 kPs の時の　ペットボトルの重さ  　 　　　　　　g

　⑤ 400 kPs の時の　ペットボトルの重さ  　 g　

※ 400 kPs はかなり高い圧力になるため，しなくても良い

　→　②➖ ①  =  　 　　　　　　g

　→　③ ➖ ①  =  　 　　　　　　g

　→　④ ➖ ①  =  　 　　　　　　g

　→　⑤ ➖ ①  =  　 　　　　　　g

　実験例

　→　②➖ ①  =  　 　　1.22    g

　→　③ ➖ ①  =  　 　   2.40　g

　→　④ ➖ ①  =  　 　   3.76　g

　→　⑤ ➖ ①  =  　 　   4.95　g 

 完全な比例関係が得られていない原因は，ペットボトルの圧力による膨張が大きい。実際，400 kPsでは中央部の直径が0.7 mm程度大きくなっている。
　ちなみに，上の1.22 gが空気 1 Lの質量( 1.29 g )である。