【中2】「10tってどれくらい?」大気圧のイメージをもたせる

 理科の工夫・改善

中学校2年理科、大気圧に関する学習のヒントです。

大気圧の海面での平均値は、1013.25hPaと教えます。これを1気圧といいます。

6ケタの数字を覚えるのが難しければ、1013hPa。それも難しければ、とりあえず1000hPa程度と覚えてほしいと思います。

では、1000hPa、つまり1気圧とはどんなものなのか?

中学2年生の生活経験からすると、まだ難しいかもしれません。

  

1気圧は重さでいうと、どのくらいか?

まず、1000hPaという数字には実感がありません。大気圧をカラダで感じる経験は少ないので、重さで伝えてみます。

空気の重さでいうと、どれくらいなのか。

かに先生
かに先生

1気圧は、空気の重さでいうと10tになります。

みんな、10tって持てますか?

いやいや持てるわけがない。

10tってパッと聞いただけではピンと来ませんが、「t(トン)」をつかっているくらいだから、結構な重さなんだろうなと予想はするでしょう。

そこで、10tがどれくらいか想像させていきましょう。

  

1気圧は10t/m2に相当することを計算で示す

はじめに、1気圧が10t/m2であることを示していきます。

かに先生
かに先生

1気圧はおよそ1000hPaだったよね。

じゃあ1000hPaってどのくらいの力なの?

重さで言ったらどれぐらいなの?

ここから板書していきます。Paは圧力の単位で、力の単位はNで、重さの単位はkgです。

単位の変換がメインになりますので、復習も兼ねて、ゆっくりいきます。

1気圧 = 1000hPa

1000hPa = 100000Pa (1hPa = 100Pa) 

100000Pa = 100000 N / m2  (1Pa=1 N / m2)

100000 N/m2 = 10000000 g/m2   (1N=100g)

10000000g/m2 = 10000kg / m2

10000kg / m2 = 10t / m2

(m2=平方メートル)

これで、1気圧=10t/m2という結論に至ります。1平方メートルに10tの空気の柱が立っているわけです。

特に計算はしていませんね。単位を変えて、接頭語を変えているだけです。

  

1m2の大きさに貼り合わせた新聞紙または画用紙を、子どもたちに示します。

えび先生
えび先生

1m2はこれくらいです。この上に10tの空気の柱があるのです。

よっこいしょ!先生でも持てました!

子どもたちは笑うと思いますが、ジェスチャーを入れて、上を見ながら画用紙を持ってみましょう。

おおよその数字ばかり使っていますが、でも理屈上、こういうことになります。

そこで次はこう聞いてみます。

えび先生
えび先生

じゃあ10tってどのくらい?

子供たちが想像する重いものって何でしょうか?探してみましょう。

  

10tを身の回りのもので探す

Mクラスのミニバン(ノア、ヴォクシー、ステップワゴン、セレナ)などが、およそ2tです。(グレードや年式にもよりますが。)10tというのはミニバン5台分です。縦に5台重ねて想像してみましょう。

もうちょっと身近なところだと、500Lの大きめの冷蔵庫が100kg=0.1tです。冷蔵庫100個重ねたら10tです。

はい、車5台も、冷蔵庫100個も持てる訳ありませんね。想像できました。

  

10t背負ってて、どうしてつぶれないの?

ただ、これで終わってはもったいない。

えび先生
えび先生

ええ?でも先生はいま10tの空気の柱を持ち上げてみせたよ。
みんなも10tの空気が乗っかっているのつぶれてないよ?どうして?

そう、どうして私たちは10tの空気を背負いながら生きていられるのでしょうか?大気の重さに押しつぶされてしまわないのでしょうか?

かがくん
かがくん

ええ?それは、えっと…

(えび先生が怪力だから)

と、興味をさらにもたせたところで終わりにします。この記事もここまでにしようと思います。

大気圧はスケールが大きすぎてなかなか実感しにくい単元です。いくつかの実験・実習をやりながら、少しでも実感を持たせていくのがよいと思います。