中学受験理科「エアポンプ」水が押されて上昇するのは？

とじこめられた空気と水に関する問題です。ポットなどで利用されているエアポンプのしくみを学習します。

「エアポンプ」基本問題

Ｑ：下の図❶～❹の各装置は、容積が300cm³の容器Ａ～Ｃを細い管ア〜ウでつなげたものである。各装置の容器Ａに200cm³の水を入れると、水は細い管イを通って容器Ｃに流れ落ちた。この後、細い管アから息をゆっくりふきこむと、容器Ｃに流れ落ちた水が再び容器Ａに上がっていく装置はどれか。

とじこめられた空気と水の性質を利用した道具がエアポンプです。湯沸かしポットなどに利用されています。押しちぢめられた空気の反発力を利用し、水を押し出すしくみになっています。下の図は、湯沸かしポットのしくみを表したものです。

湯沸かしポットから水がでるしくみ

植物に水をやるときに使う霧吹きなども、同じ原理でできています。

空気が水面を押すかどうかを見極めることが重要です。とりあえず、水を入れてみて考えましょう。容器Ａに入れた水は、細い管イを通って容器Ｃに流れ落ちます。

この状態で、細い管アの口から息を吹き入れます。このとき、空気が閉じ込められて、空気によって水面が押されるものを選びます。下の図を見てください。

❶、❷、❹は、吹き入れた空気が細い管イを通って抜けてしまいます。これでは水面は押されません。

❸の容器Ｃを見てください。細い管イが下の方まで伸びているので、水によって空気の抜け道がなくなっています。空気が閉じ込められ、水面を押してくれます。押された水は細い管イを通って上昇していきますね。

Ａ　❸