タイヤ内空気圧と気温の関係

気体理想気体状態方程式圧力温度タイヤ
気体の圧力は気温と関係あるよね。自転車や車のタイヤの空気圧も気温と関係あるの?
20:02
リュウツー先生
リュウツー先生
「気体の圧力は気温と関係あるよね。自転車や車のタイヤの空気圧も気温と関係あるの?」ってことだね。

まず確認なんだけど、
1. タイヤ内の空気を理想気体とみなして
2. 状態方程式 pV=nRTpV = nRT を使った説明でOKかな?

それから、
A. 大まかに「温度が上がると圧力も上がる」ってイメージを知りたいのか、
B. 具体的に温度変化量から圧力変化量を計算したいのか、

どちらをメインに解説すればいいか教えてくれる?
20:02
1と2はOKです。Aで教えて。
20:03
リュウツー先生
リュウツー先生
それじゃあ、現状理解度を確認するためにクイズを2問出すね。どちらも選択式だから、スマホでも答えやすいはず!

1.理想気体の状態方程式 pV=nRTpV=nRT において、タイヤの体積VVと空気量nnが一定のまま温度TTが上昇するとき、圧力ppはどう変化する?
A. 変化しない
B. 増える
C. 減る

2.室温20℃(293 K)で200 kPaに調整したタイヤが、真夏に40℃(313 K)まで温まるとしたら、およそどのくらいの圧力になる?
A. 約200 kPa
B. 約214 kPa
C. 約227 kPa
D. 約260 kPa

まずはそれぞれの設問の答えを教えて!
20:04
1はB、2はB
20:07
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!!両方とも正解だよ👍

タイヤ内の体積VVと空気量nnが一定なら、理想気体の状態方程式
pV=nRTpV = nRT
から、圧力ppは絶対温度TTに比例するっていう話なわけ。
つまり、温度が上がると空気分子の運動エネルギーが増えて壁にぶつかる回数や衝撃が強くなるから、圧力も増えるってこと。

具体的には
p2p1=T2T1\frac{p_2}{p_1} = \frac{T_2}{T_1}
を使うんだったよね。
- 例:20℃(293 K)で200 kPa → 40℃(313 K)に上がると
p2=200[kPa]×313293214[kPa]p_2 = 200\,[\mathrm{kPa}]\times\frac{313}{293}\approx214\,[\mathrm{kPa}]
って感じ。約7%くらい増えるから、夏場は空気圧を見直したくなるわけです。

日常的には「気温が10℃上がると空気圧は約3~5%上がる」と覚えておくと便利だね。わかった?
20:07
わかった!ありがと!
20:07
リュウツー先生
リュウツー先生
やったぜ!また何かあったらいつでも聞いてね!
20:08
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