煙突効果
石炭を燃やし、その熱で発生させた高い運動エネルギーを持った水蒸気を動力源とする蒸気機関車の場合、トンネル、橋、プラットホームや信号設備などの高さや位置などによる制限である車両限界ため、火力発電所や工場のように煙突を高くすることができない。そこでベルギーの技術者リゲインは1925年に、煙突を2本に増やして煙突面積を2倍とし、同じ排出ガス量で煙突高さを 1/√2 にする事ができた(排出ガス量の式より)(アンドレ・シャプロンの項参照)。
蒸気機関車では石炭などを焚いて走るが、この燃えカスが煙と共に煙突から飛び出し、それが沿線に火災を発生させる原因となる。これを防止するため煙突上部に煙突効果で回る回転式火の粉止を設けた機関車が作られた(集煙装置)。
日本の古い民家では土間や囲炉裏で薪や藁を使って煮炊きや暖を取っていた、この時に発生する煙を自然排気するため屋根上などに煙出しが設置されている。更に、農村で養蚕が盛んになると上垣守國の養蚕秘録等の著作を通して室内換気・調温の重要性が認識され、自然換気を利用して室内全体の換気を良くするため、棟全体を覆う越屋根が考案された。
Δ P = g ⋅ h ⋅ ρ o ⋅ T i − T o T i {\displaystyle \Delta P=g\cdot h\cdot \rho _{o}\cdot {\frac {T_{i}-T_{o}}{T_{i}}}}
が得られる。さらに温度 0 °C (273.15 K)、気圧 1 atm (101325 Pa) の空気の密度 ρs を使うと
ρ o = ρ s ⋅ 273.15 T o , ρ i = ρ s ⋅ 273.15 T i {\displaystyle \rho _{o}=\rho _{s}\cdot {\frac {273.15}{T_{o}}},\qquad \rho _{i}=\rho _{s}\cdot {\frac {273.15}{T_{i}}}}
となるから
Δ P = g ⋅ h ⋅ ρ s ⋅ 273.15 T o ⋅ T i − T o T i = ( 273.15 ⋅ g ⋅ ρ s ) ⋅ h ( 1 T o − 1 T i ) = C ⋅ h ( 1 T o − 1 T i ) {\displaystyle \Delta P=g\cdot h\cdot \rho _{s}\cdot {\frac {273.15}{T_{o}}}\cdot {\frac {T_{i}-T_{o}}{T_{i}}}=(273.15\cdot g\cdot \rho _{s})\cdot h\left({\frac {1}{T_{o}}}-{\frac {1}{T_{i}}}\right)=C\cdot h\left({\frac {1}{T_{o}}}-{\frac {1}{T_{i}}}\right)}
の関係が得られる。