エウレカ！アルキメデスと薪の比重

木曜日、アベマキの薪を使ってアベマキの比重を計算してみました。

 

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以前、このブログで、ナラの丸太の重量を知る方法を書いたことがあります。

 

ナラ丸太（生）の重量算出方法←この記事によると

丸太の平均の断面積（半径×半径×3．14）に長さを掛けた値・・つまり体積が重量だと言っているので

 

意味的には 体積＝重量 と言う事は 比重＝1 と言ってる事になります。

 

これは日々作業する中での経験則で、実際にナラ木の比重が1なのか？検証したことが無かったので

 

実際にナラと同じ仲間のアベマキを使って比重を計算してみました。

 

計測の方法としては

木材を10㎝×10㎝×10㎝＝1000㎤に切って重さを量れば分かるのですが

面倒臭いので

 

アルキメデスの原理を使って薪の比重を出すことにしました。

 

アルキメデスの原理に関しては金の王冠の金の純度を調べろと王様に言われて、風呂に入っていたら・・云々の逸話が有名ですが、説明が面倒臭いのでウィキのリンクを貼っておきますから勝手に調べてください。

 

では実験を始めます。

先ずは割ったばかりの大きめの薪を4本程度を台秤で量ります。

6.8㎏です。

 

次にこの薪がスッポリ収まる容器を用意しますが

薪の長さは35㎝あって、スッポリ収まるような大きなバケツがないので見回したら・・

魚釣りで使うクーラーボックスがありました。

 

クーラーボックスに水を注ぎ入れて・・

溢れるまでいれて、溢れたらオーバーフロー寸前の状態で水面が安定するまで待ちます。←アルキメデスさんのお風呂状態です。

この状態で重量は25．26㎏ですが、これは何㎏でもよく、問題ではありません。

 

この状態（クーラーボックス満水状態）で風袋引き機能を使って目盛りを0にセットします。

 

※通常、アルキメデスの原理ではあふれ出た水の量を容器で量って、物体の体積を計測しますが

今回は台秤の上に置いた容器から、あふれ出た水の重量が減ることを利用して、物質の体積を水の重量で換算して計測します。

 

それから、ゆっくり薪を入れていきます。当然、クーラーボックスから薪の体積分の水があふれ出ます。

 

4本全部の薪をゆっくりと入れて、水の溢れが止まるまで待ちます。

 

次に薪を全部取り出します。このとき、薪に付いた水滴を出来るだけクーラーボックス内に落とすようにします。

 

さてさて、台秤の重量を見ると

－6．84㎏となっています。

最初に0．00㎏にセットしてあるので6．84㎏の水が溢れて

その分の水の重量が減ったことになります。

つまり、薪の体積は 水の重量6．84㎏＝6．84ℓ（6840㎤）となります。

 

※説明せんでもエエかもですが

あふれ出た水の重量よりも物体の重量が軽ければ物体は水に浮きます。
あふれ出た水の重量よりも物体の重量が重ければ沈みます。

あふれ出た水の量と物体の重量が同じなら比重は水と同じで比重は1となります。

アルキメデスの原理を簡単に言えば以上です。

 

最初に量った薪の重量は6.8㎏だったので

ほんの僅か0．04㎏（40㎤）ほど体積の方が大きいとなっています。

比重に換算すると0．99となってわずかに水に浮きます。

ただ、これは薪の表目に付いたままの水の重量があるので殆ど誤差の範囲だと思います。

 

※実験方法として、最初に薪の重量を量るときに濡らして量っておけば良かったと思います。

重量としては水に濡らしてるので重くなるのですが、この際、重量は絶対重量が重要ではなくて、比重を求めるための相対重量なので、濡らして量るのが正しい測り方だと、後になって気が付きました。

 

ともかく、重量＝体積 となるので比重は ほぼ1 となる事が証明されました。

 

勿論、木の状態によって若干、違いがあります。

例えば伐採時期が真冬だと水分が少ないので比重は軽くなりますし夏なら水分が多くて重くなる。

他にも、木の上部と根に近い部分だとか芯か？外側か？などで違いがあります。

実際、4本の薪の内、3本は積極的に沈みましたが、1本は浮きました。

本数を4本にしたのは、平均値を取りたかったためですが、4本のサンプルでも浮いたり沈んだり違いがありました。

 

あと、樹種によって比重は違うので、あくまでも伐採したてのナラやアベマキ、クヌギなどの場合です。

杉や桧はもっと軽いので今回のデータは当てはまりません。

 

もう一つ、比重に関してですが

割ったばかりのナラやアベマキの薪500㎏は出荷時には350㎏になります。

500㎏：比重1＝350㎏：比重0．7と言う事になります

つまり、割りたてな物状態で比重1の薪は

乾燥後、比重が0．7になると言う事です。

 

ネットでナラ木材（建材）の乾燥（気乾）状態の比重を調べてみると

0．68と記載されている物が多いです。

 

建材は人工乾燥機で乾燥させてカラカラなので比重0．68となるのでしょうが

自然乾燥の薪の比重0．7と言うのはそれと比べても遜色ない状態と言えるのではないでしょうか。

 

以上、一般の人には関係も興味も無い話題ですが

このブログは他の薪ストーブ屋さんや薪屋さんも読んで下さっているみたいなので無駄情報として書いてみました。

 

最後まで読んで頂いて有り難う御座いました。

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