質問: 「容器に閉じ込めた液体の一部に圧力を加えると、その圧力は液体の各部分に同じ大きさで伝わる」という原理を、発見者の名前をとって「何のの原理」という?
回答: パスカルの原理

タイトル: パスカルの原理
パスカルの原理(パスカルのげんり、英語:Pascal's principle)は、ブレーズ・パスカルによる「密閉容器中の流体は、その容器の形に関係なく、ある一点に受けた単位面積当りの圧力をそのままの強さで、流体の他のすべての部分に伝える。」という流体静力学における基本原理である。

タイトル: 流体静力学
これによりさらに押しのけた水の分だけ大きな浮力を得て、増えた重さとつりあう。浮力の原理はアルキメデスによって発見され、アルキメデスの原理とよばれる。

タイトル: アルキメデスの原理
アルキメデスの原理(アルキメデスのげんり)は、アルキメデスが発見した物理学の法則である。「流体(液体や気体)中の物体は、その物体が押しのけている流体の質量が及ぼす重力と同じ大きさで上向きの浮力を受ける」というものである。

タイトル: 液体
一般に熱すると膨張し、冷却すると収縮する。ただし、0 °C から 4 °C の間の水は例外である。重力下では、液体は容器および液体内のあらゆるものに圧力をかける。この圧力は全ての方向に加わり、深くなるにつれて増加する。液体が一様な重力場にあるとき、深さ z における圧力 p は次のようになる。である。なお、この式では表面(水面)での圧力をゼロと仮定しており、表面張力の効果を無視している。液体に沈められた物体には、浮力(アルキメデスの原理)が働く。浮力は他の流体でも見られるが、密度の高い液体で最も強く働く。液体の圧縮性は小さい。例えば、水の密度は圧力が100バールのオーダー(水面下 1 km の圧力)にならないと目に見える変化をしない。流体力学では液体を非圧縮性のものとして扱うことが多く、特に非圧縮性流体の研究ではそのように扱う。

タイトル: 液体
液体は気体と同様に流体としての特性を示す。液体は容器に合わせて形状を変化させ、水密な容器ならばかけられた圧力が容器内の全ての表面に均等にかかる。分子が引力を及ぼしあっている状態なので、体積は固体とさほど変わらず、気体のように圧力で大きく変化することはない。気体と異なり、複数の液体がすぐに混ざり合うわけではなく、容器内全体に広がることもなく、それ自身の表面(水面)を形成する。このような特性を応用して油圧(液圧)システムが生まれた。液体の量は一般に体積あるいは容積で計測される。単位としてはSI単位の立方メートル (m) やその分量単位である1立方デシメートル、すなわち1リットル (1 dm = 1 L = 0.001 m)、立方センチメートル、すなわちミリリットル (1 cm = 1 mL = 0.001 L = 10 m) などがある。液体の体積は温度と圧力によって決まる。

タイトル: 流体静力学
流体の基本的性質により、流体はせん断応力が存在している状態では静止状態を保つことができない。しかし、流体はどのような表面に接していてもその表面の法線方向に圧力を与える。流体のある部分を無限小の立方体と考えたとき、この立方体の全ての面は等しい圧力を持つ、という平衡の原理に従う。これが成り立たない場合、流体は合力の生じる方向に動いてしまう。よって流体の静止状態の流体の圧力は等方的であり、全ての方向に同じ大きさをもつ。流体はこの特性によりパイプや管を経由して力を伝えることができる。即ち、パイプなどの中の流体に印加された力は流体によって伝播され、パイプの反対側へと伝わる。この概念は1647年にフランス人の数学者であり哲学者であるブレーズ・パスカルによって少し拡張された形で数式化され、パスカルの原理として知られている。この法則は水理学において多くの重要な応用がなされている。

タイトル: 浮沈子
 パスカルの原理によれば、気密の容器が圧されると空気圧が高まり、その一部は容器の一つの「壁」("wall")を成す水に対して加えられる。 今度はこの水が浮沈子の中の気泡にさらなる圧力を加える。 その理由は、浮沈子内の空気は圧縮可能であるがしかし水は圧縮不可能な液体であり、空気の量は減少させられるがしかし水の量は膨張せず、浮沈子への外部の圧力は a) 浮沈子内に既にある水をさらに内部に押し入れ、そして b) 浮沈子の外にある水を浮沈子内に押し入れる。 一旦気泡が小さくなり、水が浮沈子のなかにはいると、浮沈子は自らの重さよりも軽い水を押しのける。そのためにそれは浮力を減じ、そしてアルキメデスの原理にしたがって沈む。 容器に対する圧力が解放されると、空気は元のように膨張し、押しのけられた水の重さを増やし、そして浮沈子は元のように浮力を増し、そして浮かぶ。

タイトル: 原理
ゴットフリート・ライプニッツはデカルトの洞見を認めつつ「我思う、ゆえに我あり(cogito, ergo sum)」を相対化し、連続の原理や不可識別者同一の原理などの論理学・数学・形而上学などの諸原理を探求していった。哲学における原理を批判したのが弁証法を強調するプラトーン、ヘーゲル、マルクスなどの思想家や、現象学的哲学の一般的態度である。古くはアルキメデスがアルキメデスの原理を見出した。17世紀にブレーズ・パスカルが「密閉容器中の流体は、その容器の形に関係なく、ある一点に受けた単位面積当りの圧力をそのままの強さで、流体の他のすべての部分に伝える」と指摘し、これは現在パスカルの原理と呼ばれている。

タイトル: ヘンリーの法則
モル分率が充分に小さい範囲ではモル分率は濃度に比例するから、「気体の溶解度は圧力に比例する」といえる。これもヘンリーの法則と呼ばれる。

タイトル: メニスカス
ガラス容器の中の水のメニスカスは凹型だが、液体と容器の組合せによっては、凸型のメニスカスが形成される(ガラス容器の中の水銀など)。凸型のメニスカスは、液体分子を引きつける力が容器よりも液体の方が強い場合に形成される。凹型のメニスカスは反対に、液体分子を引きつける力が液体よりも容器の方が強い場合に形成される。毛細管現象においては、液面が上を向く場合は凹型のメニスカスに、下を向く場合は凸型のメニスカスになる。

タイトル: ドルトンの法則
ドルトンの法則(ドルトンのほうそく、英語: Dalton's law)、あるいは分圧の法則とは、理想気体の混合物の圧力が各成分の分圧の和に等しいことを主張する法則である。 1801年にジョン・ドルトンにより発見された。この法則は、気体が理想的な混合をしている系における近似法則である。理想混合系において、複数の気体からなる混合気体を容器に入れたときのある温度での圧力(全圧)は、それぞれの気体を単離して同じ容器に入れたときの同じ温度での圧力(分圧)の和に等しい。つまり、成分 i の分圧を pi とすると、全圧 p はp = p 1 + p 2 + ⋯ = ∑ i p i {\displaystyle p=p_{1}+p_{2}+\cdots =\sum _{i}p_{i}}で与えられる。化学反応によって物質量の増減が生じないとき、理想気体の混合系は理想混合系となる。

タイトル: 液体
柔らかい容器に入った液体は、体積は変わらないが変形はするため、気体の場合よりはしっかりとした手応えの衝撃吸収素材となる。ウォーターベッドはこれを利用している。また、内部の容積が変わらないような素材で出来た管に液体を閉じこめた場合、パスカルの原理に従って片方からかかった圧力がもう片方へ直接に伝わる。油圧系はこれを利用している。ポンプや水車のような装置は古代から液体の動きを仕事に変換するのに使われてきた。油圧系ではポンプで油に圧力をかけて押し出し、その力を圧力モーターで動力に変換する。油圧系には様々な用途があり、ブレーキ、トランスミッション、建設機械、航空機の制御系などに使われている。液圧式プレス機械は様々な加工や修理に使われている。液体は計測装置にも使われることがある。温度計は液体の熱膨張と流動性を利用することが多く、水銀などが使われている。マノメーターは液体の重さを使って圧力を測定する。

タイトル: パスカルの原理
図のような水を注いでピストンで密閉したU字型の管を用意する。一方のピストンに押し下げるように力を加えると、もう一方のピストンに押し上げるような力が発生する。このとき、水がピストンを押す力とピストンの面積の比は二つのピストンにおいて等しいことが導かれる。これにより、ピストンにかかる力の大きさは面積に比例することがわかる。たとえば、2つのピストンの面積比を2:1にすると、大きいピストンには小さいピストンの2倍の重量の物体をおいて2つのピストンの力が等しくなる。この考えを用いて以下のような力を増幅する装置が得られる。

タイトル: 圧力
圧力をかけたり変化させたりすることで、以下のような性質を示す物質がある。

タイトル: マリオット瓶
マリオット瓶(まりおっとびん、英語: Mariotte's bottle)は、有限容量のタンクに溜めた液体を、(水位が低下しても)常に一定の流量で流出させる仕組みである。土壌の保水性や透水性の計測のために給水装置に用いられている。1934年にE・L・マッカーシーによって紹介された。名称はフランスの物理学者エドム・マリオットに因む。図に示すように、水中の同じ高さに空気流入口と液体の流出するサイフォンの入り口が設けられている。サイフォンを通じて液体が流出する時、瓶の中の液体の量にかかわらず空気が流入するのは、空気取り入れ口が大気圧と等しい条件であるので、サイフォンの出口と、入口の圧力差はその高さの差 hによって決まり一定になる。そのため、トリチェリの定理より、一定の流量を得ることができる。

タイトル: グレアムの法則
気体の拡散に関するグレアムの研究は、彼がヨハン・デーベライナーがガラス瓶の小さな割れ目から水素が漏出する速度は、周りの気体がビンの中に流入する速度よりも速いことを観測という話を読んだことに起因する。グレアムは、微細チューブと小さなオリフィスを経由して石膏プラグを通る気体の拡散速度を測定した。このようにして浸出の速度を遅らせ、量論的な研究が可能となった。今日我々が知る法則について1831年に初めて言及したグレアムは、溶液中の物質の拡散についても研究を続け、その過程でいくつかの溶液は実際には懸濁液のようになっており、粒子が大きくて羊皮紙のフィルターを通過しないことを発見すると、このような状態をコロイドと名付けた。グレアムが研究をしている頃、分子量の概念が確立した。アメデオ・アヴォガドロが1811年に、同じ体積の異なる種類の気体は、同じ数の分子を含むと主張した。

タイトル: アルキメデスの原理
欧州の学校では、アルキメデスの原理により、物体の体積を量る実験を行う時にEureka can(displacement can、ユリーカ缶)という側面上部に斜め下向きの排水管が1つ付いた器具をよく使用する。排水管の位置以上に水を入れて流れ出るのを待ってから、排水管の下にメスシリンダーを設置して、排水量を測定する。

タイトル: パスカルの原理
パスカルの原理は流体の定義「静止状態においてせん断応力が発生しない連続体」(=流動性)から導出できる。せん断応力が発生しないと静止流体の任意の断面に作用する力は常に面に垂直である。そして単位面積当たりの力の大きさは面の方向によらないことが以下のように導かれる。静止した流体から小さい三角柱を切り出すと、その表面に働く圧力の総和は0になるはずである。2つの端面ABCおよび DEFに働く力は互いに消し合い、三つの側面に働く力は、端面に平行な平面にある力の三角形を構成する。この力の三角形は、三角形ABCと相似になるから、力の大きさは側面の面積に比例し、したがって単位面積あたりの力である圧力は、どの面でも同じ大きさを持つことになる。このように、パスカルの原理、さらには「圧力」という概念は、流体の基本的な特徴である「流動性」から導出される。

タイトル: アルキメデスの原理
空気中では天秤棒は、てこの原理によりバランスが保たれている。てこの原理は水中でも変わらないので、もし金塊の体積と王冠の体積が同じであれば、つまり金塊の密度と王冠の密度が同じであれば、両方を水中に沈めても、天秤棒のバランスは保たれるはずである。しかし、実際には水中でのバランスが崩れたために、王冠と金塊の密度が違うということが判明し、金細工師の不正が明らかになった。これがアルキメデスの発見した浮力の原理である。金細工師の名は伝えられていないが、その後、死刑になったと伝えられる。アルキメデスとその後の学者たちは、この法則が自然科学的な法則であるとは気付かず、数学的な原理であると考えた。アルキメデスが発見した原理は浮力の原理だが、王冠のエピソードによって、物質による密度の違いを説明する際に引き合いに出される場合がある。

タイトル: 気体
ボイルの法則は気体の状態を表した最初の公式である。1662年、ロバート・ボイルは一端が閉じてあるJの字形の試験官を使った一連の実験を行った。一定量の空気を閉じてある短いほうの端に詰め、水銀で蓋をする。閉じ込めた気体の体積を注意深く計測し、さらに水銀を追加する。気体の圧力は水銀の両端の水位の差から計測できる。このような実験からボイルは「気体の体積は圧力と反比例する」と結論付けた。ボイルの実験装置の図には、ボイルが気体の研究に使った珍しい器具が描かれている。1787年、フランスの物理学者で気球で知られるジャック・シャルルは、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、空気といった気体が80ケルビンの温度差で体積が等しく膨張することを発見した。1802年、ジョセフ・ルイ・ゲイ=リュサックはより広範囲の実験を行って同様の結果を得、気体の体積と温度に正比例の関係があることを発表した。

タイトル: 系 (自然科学)
容器につめられた気体の集合の場合もあれば、特定の溶液、力を受けた・与えた物体または細胞内、機関内などの場合もある。

タイトル: アルキメデスの原理
物体が受ける浮力の大きさや向きは、水の中に物体の一部を沈めて静止させた状態で説明することができる。このとき、物体周囲の水は物体との境界面の各部に対し垂直な力を及ぼす。この静水圧を方向まで考えて上記境界面について総和したものが浮力である。アルキメデスの原理は、この浮力が、物体が沈むことによって水を押しのけている領域における水の質量が及ぼす重力と同じ大きさ、向きが上向き(重力の向きと正反対)と述べている。このようになる理由は、物体により水が押しのけられた領域(周囲の水のつくる水面より下の物体の一部)のみをちょうど置換する水が存在すると仮定すれば理解できる。この仮定において、物体の水面下部分を置換している水と周囲の水とを合せてみた水は、平らな一つの水面を持つ静止した水である。

タイトル: ラウールの法則
ラウールの法則(ラウールのほうそく、英: Raoult's law)とは、「混合溶液の各成分の蒸気圧はそれぞれの純液体の蒸気圧と混合溶液中のモル分率の積で表される」という法則である。不揮発性の溶質を溶媒に溶かすと溶液の蒸気圧が下がる蒸気圧降下(じょうきあつこうか、vapor pressure depression)の現象について成り立ち、これは束一的性質のひとつである。その名はフランソワ=マリー=ラウール(英語版)にちなむ。

タイトル: ヨハネス・ファン・デル・ワールス
彼の研究の始まりは分子運動論から理想気体の法則を導いたクラウジウスの論文である。これに触発され、二酸化炭素の状態を詳しく調べて臨界温度を求めていたアンドリューズの実験(1869年)を分子論的に説明できないかと考えた。そして、理想気体の状態方程式に分子間の引力(ファンデルワールス力)と分子の大きさをそれぞれ表す二つの定数(ファンデルワールス定数と呼ばれる)を導入することで実験結果を上手く説明できることを発見した。分子間力や分子の大きさは気体によって異なるため、当初彼の発見した状態方程式の定数は気体ごとに異なった値を持っていた。しかし彼はさらに研究を進め、温度・圧力・体積の尺度を変えるだけで多くの気体や液体の性質が同じ状態方程式であらわされるという法則を導き出した。この成果によって、デュワーの水素液化やカメルリング・オネスのヘリウム液化の方法が開発された。

タイトル: サンブナンの原理
サンブナンの原理(サンブナンのげんり、英: Saint-Venent's principle)とは、弾性力学において、弾性体の一部に作用している荷重をこれと静力学的に等価な荷重に置き換えても、荷重点から十分に遠く離れた領域では弾性体に生じる応力は同一になるという原理である。ここでいう等価な荷重とは、力および力のモーメントの総計が等しいことを指す。1855年のアデマール・ジャン・クロード・バレー・ド・サン=ブナン(Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant)による発表に由来する。この原理は、応力集中などによる高応力場の局所的な影響は遠方には及ばないと解釈することもでき、原理の適用範囲にあいまいさを含んでいるが実用上の応用価値は高い。

タイトル: 液体
液体(えきたい、英: liquid)は、物質の状態(固体・液体・気体)の一つである。気体と同様に流動的で、容器に合わせて形を変える。液体は気体に比して圧縮性が小さい。気体とは異なり、容器全体に広がることはなく、ほぼ一定の密度を保つ。液体特有の性質として表面張力があり、それによって「濡れ」という現象が起きる。液体の密度は一般に固体のそれに近く、気体よりもはるかに高い密度を持つ。そこで液体と固体をまとめて「凝集系」などとも呼ぶ。一方で液体と気体は流動性を共有しているため、それらをあわせて流体と呼ぶ。

タイトル: 気体反応の法則
気体反応の法則(きたいはんのうのほうそく、英: law of combining volumes)は、2種以上の気体が関与する化学反応について、反応で消費あるいは生成した各気体の体積には同じ圧力、同じ温度のもとで簡単な整数比が成り立つという法則である。1808年にジョセフ・ルイ・ゲイ=リュサックによって発表された。法則の和名が現象に則さないため、近年では反応体積比の法則への名称変更が提唱されている。

タイトル: ボイルの法則
ボイルの法則(英: Boyle's law)とは、一定の温度の下での気体の体積が圧力に反比例することを主張する法則である。1662年にロバート・ボイルにより示された。この法則は、充分に圧力が低い領域において成り立つ近似法則である。