流れと容量とレベル


何かが一定の流速で流れてきて、容器の中に溜まっていくことを考えよう。

流れを I 、溜まった流体の量を Q 、この容器の容量を C としよう。

1) 流れが早ければ溜まっていく速さも早い。流れ込んだ分だけ溜まる。
左のパイプの任意の断面を単位時間に通過する流体の量は、容器の中に単位時間に流れ込む量と同じだ。
この、任意の断面を単位時間に通過する流体の量を「流れ」という。

I_Q_T.GIF (391 バイト)

2) 今度は、容器に流れ込んだ後、水位がどんな風に上がっていくかを考えよう。
水位の高さの目安を V とおく。同じ量の流体が溜まっているとき、容器の容量が大きいと水位は低く、容量が小さければ水位が高い。これを関係式で表わすと次のようになる。

CAPA.GIF (253 バイト)

これで何が説明したかったか分かるだろう。

コンデンサーに電流を流して電荷を溜める。コンデンサー両端の電位差は静電容量に反比例する。

物体に熱流を加え、熱量を貯えていく。物体の温度は物体の熱容量が大きいほど上がりにくいが、より大きな熱量を溜めることができる。

ここでは一定の流れを考えた。
次は、流れの源があって、最後に溜まる場所がある状態を考えたい。