中学校の理科でよく出る「一気圧が何N/cm²か」という問題。答えは10N/cm²ですが、その理由がわからないという方も多いのではないでしょうか。この記事では、一気圧の定義やその計算方法を簡単に解説し、なぜ答えが10N/cm²になるのかをわかりやすく説明します。
一気圧とは？
「一気圧」というのは、地球上で私たちが常に受けている大気圧のことです。大気圧とは、空気の分子が地表に向かって押し付けている力のことを言います。この力は、地球全体に均等にかかっており、普段私たちが感じている圧力です。
地球の大気圧は、標準状態（海面）で約1013hPa（ヘクトパスカル）とされています。この圧力が1気圧（1 atm）です。
圧力の単位と変換
圧力は「力 ÷ 面積」で表されます。一般的に使われる単位は「Pa（パスカル）」ですが、問題では「N/cm²（ニュートン／平方センチメートル）」の単位が使われています。これらの単位は、以下のように換算できます。
- 1 Pa = 1 N/m²（ニュートン／平方メートル）
- 1 N/cm² = 10,000 N/m²
なぜ一気圧は10N/cm²なのか
一気圧（1013hPa）をN/cm²に換算するためには、まずhPaをPaに変換し、その後に単位を変換します。
1hPaは100Paなので、1013hPaは101,300Paになります。次に、PaをN/m²に換算すると、そのまま101,300N/m²です。そして、1N/cm²に換算するためには、101,300N/m²を10,000で割ります。
計算式は次のようになります。
101,300 N/m² ÷ 10,000 = 10.13 N/cm²
つまり、一気圧は約10N/cm²ということになります。
実際の問題で使う計算例
例えば、理科の問題で「1気圧が何N/cm²か？」という質問が出たとき、上記の計算を使えば簡単に答えが導き出せます。問題文には「約10N/cm²」と書かれていることが多いので、若干の誤差は気にせず、10N/cm²と覚えておきましょう。
まとめ
一気圧は、地球上で私たちが受けている大気圧で、約10N/cm²という圧力に相当します。この値は、hPaからPa、さらにN/m²からN/cm²に換算することで求められます。理科の問題でよく出る単位換算をしっかり理解しておくことが重要です。
コメント