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CHAPTER V
第三章
MECHANICS OF GASES AND VAPORS.

気体と蒸気の力学


Fig.        
070 Expansive Force of Air

空気の膨張力
空気は、単純な気体同様、常により大きな体積をしめようとする傾向がある。
この性質を見るために、図のように、栓の付いた膀胱を用意する。膀胱をより柔軟にしておくため、湿り気を与え、栓を開き空気のほとんどを絞り出しておき、栓を閉じる。ほとんど空になった膀胱を、エアーポンプの容器に入れ、エアーを抜く。エアーが希薄になるにつれ、膀胱は膨らみ、その中の空気が膨張することが判る。同様にして、どのような気体も膨張性を持つことが判る。
071 Weight of Air

空気の重量
空気は、他の物体同様、重量を有する。
栓付きの中空ガラス球を用意する。天秤ばかりの一方に吊し、バランスさせる。ついで、エアーポンプで、球から空気を抜く。バランスを回復させるには、ガラス球側に錘りを追加する必要がある。これが、抜かれた空気の重さを示す。
 
072 Bursting a Membrane

薄膜の破裂
両端が開いたガラスの筒の上端を、金箔製造布(かなり気密?)のような布で覆う。下端をエアーポンプに、図のように接するように置く。
自然状態では、布は、その上の大気によって押し下げられるが、この圧力は筒の中の空気の伸張により抵抗される。ついで、空気が排除されると、布は、もはや中から押されることがなくなり、最後には、大きな音を立てて破裂する。
 
073 Magdeburg Hemisphere
(1)

マグデブルクの半球
(1)
これが考案された都市にちなんで名付けられており、真鍮の気密な二つの半球からなっている。図に示す。片方には気密栓が取り付けられ、大気と通じたり遮断したりすることができるようになっている。
074 Magdeburg Hemisphere
(2)

マグデブルクの半球
(2)
しかしながら、もし、空気が内部より排出せられているならば、外部の圧力は、もはや、内部から押し広げる力により対抗されることがなく、それら(の半球)を引き離すには、図に示すごとく、考慮せざるべからざる努力を要するのである。
075 Torricellian Tube

トリチェリー管
ガリレオの生徒であるトリチェリーは、1643年、大気の圧力は、海面標高において、1平方インチ当たり、15ポンドであることを示した。
これは、しばしば「1気圧」と称され、気体や蒸気の圧力の単位とされる。
076 Cistern Barometer

シスタン気圧計
図は、シスタン気圧計であり、仏国やこの国(米国)で広く用いられている。
これは、長さ34インチ、直径10分の4インチの、上端が閉じ、下端が開いた硝子管aiから成る。これを水銀で満たし、シスタン(水銀溜め)に逆さまに入れる。
あとは、トリチェリー管と同じことである。
 
077 Siphon Barometer

サイフォン気圧計
図は、サイフォン気圧計である。これは、屈曲した硝子管abから成るが、管の枝の長さが異なる。短い方が、シスタンとして機能する。  
078 Index Barometer
(1)

指針式気圧計
(1)
図は、指針式気圧計である。
079 Index Barometer
(2)

指針式気圧計
(2)
図は、指針式気圧計が気圧の変動を示す原理を表す。  
080 Tumbler Experimnt

タンブラーの実験
大気圧は、あらゆる方向に伝搬する。
……
同様の事実は、次のようことでも判るであろう;タンブラーを水で満たし、紙で覆う;次いで、紙が水から離れないようにしながら、タンブラーを反転させる。手をはなしても、水はタンブラーに残るが、これは大気圧によって保持せられているからである。大気圧は、図に示す如く、上向きに働く。
 
081 Wine Taster

利き酒具
図に示す利き酒具は、同様の原理によっている。
これは、両端の開いた筒であり、下の穴が極めて小さい。ワイン樽の樽口からワインを汲み上げ、グラスに移すのに用いられる。
082 Pressure on the
Human Body

人体への圧力
人体の表面積を、大人の場合、2,000平方インチとすると、人体への圧力は30,000ポンド、すなわち15トンに達する。
次の実験は、人体の皮膚が、その弾力で大気圧に抵抗するための空気やガスを含んでいることを示す。図のようにエアー・ポンプに接続された筒の口に、手をぴったり押しつける。何の不都合もない。しかし、筒から排気を行うと、掌の肉が筒の中に吸い込まれる。それは、大気圧を受けなくなるからである。掌は膨らみ、血液が空隙を通じて流出するようになる。
083

084
Mariott's Tube

マリオット管
マリオットの法則は以下のように述べられる。
「ある一定量の気体の弾性力は、温度が一定なら、その体積に逆比例して変化する」
この法則は、マリオット管によって証明することができる。
085 Open Manometer

開放型圧力計
圧力計(マノメーター)とは、気体や蒸気の圧力をはかる器具である。

図は、開放型圧力計であり、このように、しばしば、ボイラーの蒸気圧を測ることなどに用いられる。
 
086 Closed Manometer

閉鎖型圧力計
閉鎖型圧力計は、鉛直な管の頂部が閉鎖されており、マリオットの法則にもとづいて目盛られている。  
087 Air-pump

エアー・ポンプ
エアー・ポンプは、一定の閉鎖された空間から空気を排出する機械である。この機械は1650年に、オットー・フォン・ゲーリケにより発明された。  
088 Air-pump (detail 1)

エアー・ポンプ(詳細1)
エアー・ポンプの詳細である。  
089 Air-pump (detail 2)

エアー・ポンプ(詳細2)
同じく、エアー・ポンプの詳細である。  
090 Experiment with
the Air-pump

エアー・ポンプでの実験
これまでにも、図、1、2、70、72そして73のような実験で、既に、エアー・ポンプを使う実験について述べてきた。
この機械は、大気が物の燃焼や動物の生命を支えるのに必要であることを示す実験に用いることができる。
091 Condenser

圧縮器
圧縮器は、小さな空間に大量の空気を詰め込む機械である。
図に示すが、細部を除き、全体の構成はエアー・ポンプによく似ている。
092 Hero's Fountain

ヘロンの噴水
人工噴水とは、圧縮された空気の膨張により、水を上方に噴き上げる機械である。
このテのもので最も興味深い装置は、発明者の名にちなんで名付けられたヘロンの噴水である。ヘロンはアレクサンドリアで紀元前120年に生まれた。
 
093 Intermittent Fountain

間欠泉
間欠泉では湧水が間欠的になる。すなわち、水流が一定の間隔を置いて生じる。そういう泉は天然自然に存在する。図は、この種の泉の人工的なものである。
094 Atomospheric Inkstand

気圧インクスタンド
大気圧の原理にもとづいて考案されたインクスタンドで、極めて簡単な構造であるが、インクを蒸発から守る。  
095 Sucking and Lifting Pump

吸引ポンプ
図は吸引ポンプを示す。容器の一部を切り取って、部品の配置が判るようになっている。
096

097

098
Action of the Pump

ポンプの動作
図は、上記のポンプの動作の異なる段階における断面図である。  
099

100
Forcing Pump

押し上げポンプ
押し上げポンプでは、吸引管が取り外され、容器が直接、水槽に入れられている。  
101 Fire Engine

消防ポンプ
消防ポンプは二つの押し上げポンプであり、水は、皮革などの柔軟な材質の管で送られる。  
102 Sucking and Forcing Pump

吸引押し上げポンプ
吸引押し上げポンプが押し上げポンプと異なる点は、吸引管を持っていることである。  
103 Siphon

サイフォン
サイフォンとは曲がった管であり、一つの水槽からもう一つの水槽へ、中間の高い所を越えて、液体を移すことができる。
104 Barosocope

バロスコープ
液体の浮力については既に述べた。同様の効果が大気中の物体にも生ずることが、バロスコープと呼ばれる、図のような装置で示される。
105 Baloon

気球
気球は、球形の袋であり、空気より軽い気体により満たされている。……
図は、気球を満たし、上昇させる準備をしている様をあらわす。
106 Parachute

パラシュート
パラシュートとは、これにより、気球操縦者をして気球を放擲し、緩慢に大地に降下することを可能ならしむる装置である。
形態と構造を図に示す。それは15ないし16フィートの布片より成り、拡張する場合、巨大な傘の形態を現出する。肋材(リブ)は紐でできており、図に示されるように、それは延伸されて、ネコヤナギで編んだ籠に取り付けられているのである。

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