質問: 水に溶け込む空気について 水道配管の水圧試験を空気が混ざったまま行うと、圧力降下が起きます。圧力がかかっているので空気が水に入り込むと聞きましたがその通りでしょうか。また、圧力と溶け込む程度には関係式があるのでしょうか。
回答: 「圧力降下」と書かれていることにについてです。 空気が混ざると「圧力降下」が起こるのではなくて「十分な加圧」が出来なくなるということだと思います。 溶けている空気が水に溶け込むというのを問題にされているのは溶け込む事によって圧力が下がるというイメージで考えられているからではないでしょうか。 液体を圧力伝達の媒体として使っている場合は気体を使っている場合に比べて伝わり方が速いです。これは#1でも書かれているように液体と気体の圧縮率の違いが大きく効いています。気体に比べて考える時は液体は力を加えても圧縮が起こらない流体として考えても十分です。 一方の端で加えた圧力がすぐに他方の端に伝わります。その場合、ピストンの移動量はほとんど無視できます。10気圧かけても20気圧かけてもほとんどピストンは動きません。気体であれば1気圧を2気圧にするだけで体積を半分にする必要があります。ピストンの移動量が大きくなります。もし水の中に空気の泡が混じっていれば加圧によって全ての気体が水に溶け込んでしまうまで泡はなくなりません。泡の体積にほぼ等しいピストンの移動が必要だということになります。 自動車のブレーキで言うと油圧のパイプの中に泡が生じているとフットブレーキの踏み代分だけの踏み込みではパッドを十分な力でディスクに押し付けることが出来なくなるということです。 自動車の免許講習のときに「ブレーキの油圧パイプの中に泡が生じるとブレーキがきかなくなる」ということを習います。ブレーキを踏み続けると摩擦熱で温度が上がって泡が生じる事があるという理由でエンジンブレーキを使い、フットブレーキは断続的に使うという教習が行われています。