真空保存容器で気圧変化の実験

Amazonで2000円ほどで購入した「真空パンCASE　BBR4N」（一般名：真空保存容器）。手動のポンプで空気を抜いていき、気圧を下げて実験してみました。ほんのわずかだけ空気を入れた風船の膨らみ具合で、どれだけ空気が抜けたか目で見てわかります。温度変化を調べる実験では、画面左側のように温度センサーがむき出しのもの（例：MOTHER TOOL CO.,LTD MT-144）は使えますが、右側のように金属カバーなどが付いているもの（例：DER EE DE-20W）は使えません。

全体像

拡大図

スマホの中には、気圧センサーを持っているものも多くあります。そのセンサーで気圧測定もしてみました。

また中学校の気象の勉強で、「断熱膨張」というものがあります。急に気圧が下がると空気が膨張し温度が下がります。逆に急に気圧を上げると温度が上がります。デジタル温度計を用いてやってみました。

動画左側の温度計の数字をよく見てみましょう。最初24.2度だったものが、500hPa辺りで最低19.1度まで下がっています。空気を入れたときには、最高29.6度まであがりました。

なお動画右側の温度計はほとんど温度変化が見られませんね。ページ冒頭で温度センサーがむき出しの左のものは使え、金属カバー付きは使えない、と書きました。カバーが付いていてセンサー部分の熱容量が大きい（温度変化させるために多くの熱が必要）と、断熱膨張の変化だけでは数字上変化が見られないのです。むしろセンサーにカバーがなくてペラペラの状態だと熱容量も小さいため、変化がすぐに見られるのです。そこから考えてみると、ガラス製のアルコール温度計では今回の実験では温度測定できず、シールタイプの液晶温度計も熱容量が小さいためうまくいくと考えられます。
なおスマホを一緒に容器内に入れて実験するとき、スマホ本体もそれなりに発熱をしています。センサー部がスマホに触れないように気をつけましょう。

気圧測定するには、気圧センサーが付いているスマホでないと使えません。また気圧センサーの付いているスマホでも、アプリによっては測定できないものもあります。

画面左側のアプリでは気圧の数字が変化していきますが、右側では右下の1013hPaの数字が変化しませんね。これは、気圧センサーから気圧を表示しているアプリと、GPSの位置情報等からその地点での現在の気圧をネットから配信を受けて表示しているアプリの違いです。もし実際に実験してみるときがあったら、気をつけてみましょう。