問題と正解
問題： 深度10mで空気を入れた風船を水面まで持ってくると、深度10mの時と比べて、風船の中の空気の体積はどうなりますか？
正解： 深度10mの時の2倍の大きさになる
解説とまとめ
この問題は、ダイビングにおける水圧と空気の体積変化の関係を理解しているかを確認する内容です。水中では、水圧の影響により空気の体積が大きく変化します。この知識は、浮力のコントロールや浮上の安全性に直結するため、ダイバーにとって非常に重要な基本原則です。
この問題を解くカギとなるのが「ボイルの法則」という物理法則です。ここでは、難しい用語を使わずに、わかりやすく仕組みと理由を解説していきます。
ボイルの法則とは？
まず、「ボイルの法則」について簡単に説明します。これは中学校や高校の理科で学ぶ内容ですが、ダイビングにおいてはとても重要です。
ボイルの法則とは、温度が一定のとき、気体の体積は圧力に反比例するというものです。つまり、圧力が2倍になると空気の体積は半分に、圧力が半分になると体積は2倍になるということです。
この関係を、水深と照らし合わせて考えてみましょう。
水深と圧力の関係
水中では、水深が深くなるほど圧力が増えます。具体的には、
- 水面（0m）：1気圧（大気圧）
- 深度10m：2気圧（大気圧1＋水圧1）
- 深度20m：3気圧
- 深度30m：4気圧
このように、水中では10m深くなるごとに1気圧ずつ水圧が増加すると覚えておくとわかりやすいです。
つまり、深度10mでは水面の2倍の圧力がかかっているということになります。
空気入り風船が浮上するとどうなるか？
では、今回の問題のシチュエーションを具体的に考えてみましょう。
- ダイバーが深度10mで風船に空気を入れる
→ このとき風船の中には、2気圧の環境下で膨らんだ空気が入っています。 - この風船を水面まで持ち上げる（浮上させる）
→ 深度が浅くなるにつれて、周囲の圧力が下がっていきます。 - 水面（1気圧）に到達
→ 周囲の圧力は半分に。空気の体積は2倍に膨らむ。
このように、深度10m（2気圧）で入れた空気が水面（1気圧）に到達すると、外圧が半分になり、空気の体積は2倍に膨張するのです。
これが、今回の正解「深度10mの時の2倍の大きさになる」理由です。
この原理がダイビングに与える影響
空気の体積が水深によって大きく変わることは、ダイビングにおいて多くの場面で影響を及ぼします。
1. 浮力の変化
BCD（浮力調整装置）に入れた空気も同様に、水深が浅くなると体積が膨らみ、浮力が急激に増加します。これによって浮上速度が速くなりすぎると、危険な状態に陥ることがあります。
2. 急浮上のリスク
体に取り込んだ空気（肺の中の空気）も膨張するため、息を止めたまま急浮上すると肺が破裂する危険（エアエンボリズム）があります。そのため、ダイビング中は常にゆっくりと浮上し、呼吸を止めないことが基本です。
3. 水中での操作や遊びにも影響
水中で空気入りの袋や風船などを使って遊んでいると、思った以上に浮力が強くなることがあります。風船が水面に向かって急激に上昇し、破裂したり、手を放してしまったりするのは、この空気の膨張が原因です。
まとめ
今回の問題「深度10mで空気を入れた風船を水面まで持ってくると、深度10mの時と比べて、風船の中の空気の体積はどうなりますか？」の正解は、
**「深度10mの時の2倍の大きさになる」**です。
この現象は、ダイビングにおける空気と水圧の関係、つまり「ボイルの法則」によって説明される基本的な原理です。
最後に、覚えておきたいポイントをまとめます：
- 水深が10m増えるごとに1気圧ずつ水圧が増加する
- 圧力が半分になると、空気の体積は2倍に膨張する
- 浮上する時には空気が膨張するため、浮力が強まる
- 呼吸を止めたまま浮上するのは非常に危険
- 空気の性質を理解することで、安全で快適なダイビングが可能になる
このように、空気のふるまいを正しく理解することが、ダイビングにおけるトラブル回避や浮力コントロール、安全な浮上につながるのです。
基礎知識を確実に身につけて、安全で楽しいダイビングライフを送りましょう。
出典：PADI OPEN WATER DIVER MANUAL