ウォーターフライト
水は水蒸気や液体に姿かたちを変え、雲や雨となります。
水蒸気となって空へ上り、また姿かたちを変え地上に降り注ぐまでの仕組みを学ぼう！
原理・法則
雨はなぜ降るの？
上昇気流にのって、空気が上昇すると、上昇した空気の気圧が下がり、体積が膨張して、温度が下がります。
空気中の水蒸気の量は、温度が高いほうが、たくさん含まれます。温度が下がり、空気中に含むことができなくなった水蒸気は、小さな水滴や氷の粒となります。この水滴や氷の粒が集まって、雲となります。このようにしてできた雲の中で、水滴や氷の粒同士がぶつかると、くっつきあって、大きな水滴や氷の粒となり、雨や雪となって地上に降り注ぎます。
身近な事例
蒸気機関車の仕組み
水の三態変化を利用した代表的な例は蒸気機関車です。1872年に日本で初めて開業した鉄道も蒸気機関車でした。
蒸気機関車が走る仕組みを見てみましょう。
1.石炭を焚き口から火室に投げ入れ燃やします。
2.ボイラーの水が沸騰し、水蒸気に変わります(液体→気体)。発生した蒸気は、上部の蒸気溜めに溜まります。
3.蒸気は、蒸気溜めにある加減弁を開けることで大煙管を通り、シリンダーに送られます。
4.シリンダーに入った蒸気の圧力を利用し、弁の作用でピストンを前後に動かします。
5.ピストンの動きがピストン棒につながったクロスヘッドを往復させ、主導棒・連結棒によって車輪を回転させることで蒸気機関車は走ることができるのです。
火力発電の仕組み
蒸気機関車と同じ仕組みで私たちの生活を支えてくれているのが火力発電所です。
ボイラーを使って水を沸騰させ、その蒸気でタービンと発電機を回転させて発電します。