観察して、理由を考える
高い木へ水を運ぶには？
これは何？ 水を高く持ち上げる負担と、細い通り道を流れる負担を分けます。木の高さや流量を変えて、葉側で必要な引っ張りを比べます。
やってみよう 「高さを100mにする」を押し、重力分の負担がどう変わるか見ます。
見るところ 水色の矢印は液体の水、上の点線は葉から出る水蒸気。圧力の数値は根元を基準にした差です。
いま分かること
ひとことで
高く運ぶほど、また多く流すほど、より強い引っ張りが必要。
どうしてそうなる？
葉の細胞壁で水が蒸発すると、細かな水面に働く表面張力が水を引っ張ります。その力は連続した水を通じて下へ伝わります。これは、空気を抜くポンプで押し上げる仕組みと同じではありません。
ことばを確かめる
- 蒸散
- 葉などから水が水蒸気として外へ出ること。
- 流路抵抗
- 水の通り道が流れを妨げる度合い。
- 負圧・張力
- ここでは水が引っ張られた状態を表す。
計算・しくみを詳しく見る
根元の圧力を基準0 MPaとし、葉側の圧力差 P=−ρgh−RQ。ρ=1000 kg/m³、g=9.80665 m/s²。R の単位は MPa/(mL/s)。流量Q=0でも高さを支えるρghは残ります。
この模型で分からないこと
均一な流路と途切れない水柱の模型です。浸透圧、根圧、気泡、樹種ごとの抵抗変化を省略しています。負圧は普通の気体の真空とは異なります。この計算だけで木の最大高さや安全域は分かりません。
参照資料
資料の現象・考え方をもとにした独自の教材です。実測データや原著の実験をそのまま再現したものではありません。