【考察】地獄献上 『ゼロ旋風』窒素の雪の成り立ち

考察/解説

地獄献上Part1後編にて、コサイタスことビルが空気を冷やすことで最終窒素の雪まで降らせる過程を考察しました。化学的物理的に間違っていたらすみません。

1.ビルの手で周りの空気を冷やす→ビルの周りの気圧が下がる

空気が冷えるということは空気中の分子の活動総量が少ない→分子の数が少ないということなので、空気の密度(=気圧)が下がっている状態です。同一条件なら気温と気圧は比例します。ボイルシャルルの法則でもありますね。

2.気圧を一定化するために上空から空気が降りてくる。

温度や密度と同じく気圧も常に一定化しようと動きます。風が吹く原理と同じです。ビルが手のひら周辺の空気を冷やした事でビル周りの気圧が下がります。周辺の(高い気圧の)空気が流れ込んできます。

3.流れ込む空気を取り込み渦の遠心力で自動的に強化拡大する

この空気を渦術で取り込むと遠心力が起こる。彼らのいるインド大陸は北半球なので反時計周りに渦をつくれば、同じく反時計回りに渦をつくる原因であるコリオリ力の影響を受ける??あとは慣性で渦は回り続けるのでビルは冷やす作業だけに専念すればOK。

コリオリ力の理解が今ひとつできていないのでこの辺りの解釈は不完全です。北半球で台風が反時計回りになるのはコリオリの力によるというのは聞いた事があるのですが、どう作用するものかきっちり説明できません。北半球では反時計周りの渦には地球が自転により加速がかかるということかな?(ところで連載当初はコリアリ力と表記されていましたが単なる誤植のようで単行本ではコリオリになっていました。)

4.冷やし続けた結果酸素が液化する

酸素の融点(気体が液体になる温度)の約-183度を超えたので、空気中の酸素が液化しました。酸素は空気中の2割程度を占めるので、酸素の気体が液体に変わることで実質2割分の空気が減ります。

5.空気の密度が下がる

空気が減るということは空気の密度が下がります。下がった密度はやはり一定化しようと周りの空気が動くので外から空気が入ろうとします。

6.渦が遠心力に阻まれて上空へ舞い上がる。

しかし入ってこようとした空気は遠心力で回っている渦のために中に入ることはできず、弾かれて上空へ舞い上がります。

7.窒素も液化して真空状態となり雪のようになる

窒素の融点は-210度でおそらくこれを超えたために液化したと思われます。空気の構成物質の主な窒素と酸素が液化したために真空状態となり、液化していた窒素は固体化して雪のようになり、渦により吹き上げられて雪が舞う状態となったと思われます。

 

液体窒素を真空に置いたら固体になってその後雪のようになるという動画があります。綺麗ですね〜

 

Food Science • Liquid Nitrogen Under Vacuum • ChefSteps

ビルは酸素も液化して窒素も固体化するような中にいて呼吸は大丈夫だったのでしょうか?

 

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