窓と平衡状態¶

素朴な疑問¶

あるとき、窓から外を眺めていました。その窓は数センチしか開かないようになっていたました。窓の隙間の大きさ、その日の外の風の弱さの割に窓から入ってくる風は強い感じがしました。なぜなんだろうと物理的に考えてみたのが今回のお話です。

平衡状態¶

さて、その建物はエアコンだかファンだかが動いていました。換気のためですね。換気をしているということは、建物の空気はそこから外に出て行っています。なるほど、だからどこからか補充しなければならず外から風が吹き込んでくる訳のかと納得してました。そして気づいたのが気圧です。たぶん、外も中も気圧は1気圧です。たぶん。（厳密に測れば違っている気がします）

建物の外と建物の中が1気圧。これを維持し続けるためには

• 出ていく空気
• 入ってくる空気

が同じでなければならないはずです。もしも出ていく空気が多ければ徐々に室内の気圧が下がっていきます。逆に入ってくる空気が多ければ徐々に室内の気圧が上がっていきます。
（ここまで書いて気付いたのは、室内は1気圧じゃないかもしれません。どちらにせよ、その内、どこかでつり合いは取れるはずです）

風量¶

さて、少し物事を単純に考えてみます。
そこそこ長い通路の両端に大きいファンと、小さい窓があります。大きいファンから空気を出し、小さい窓から空気を取り込んでいます。これは先の建物を単純にした物です。
さて、この状態で入ってくる空気と出ていく空気の量が同じだとします。そうすると小さい窓が空気一杯を取り込むには原子の速度をあげて、1秒あたりに窓を通過する原子を増やす必要があります（抵抗と電流の話と似ていますね）。原子の速度はまさに風の強さに対応するものです。

という訳で狭くなるほど、風は強くなるはずであり。「狭いのに風が強い」ではなく「狭いからこそ風が強い」という結論が得られます。

結果¶

実際のところは、この考えが正しいのかはよくわかりません。ただ、平衡や保存則という考え方をもとに考えていって個人的には納得がいく結論が得られました。物理の考え方のおかげで身近な疑問が解決してちょっと気持ちがいいですね。ちなみに、これに気づいてから時々窓を狭くしていますが、経験的に風が強くなるのは合っているような気がします。