車はどうして動くのか？

まさお：ハナコとタロウは前回、蒸気機関車がどうして動くのかを学んだね。機関車の他にも、交通手段として動くものがあるね。車だ。
　蒸気機関車が登場した時には、車も薪でお湯を沸かして、その蒸気で車を動かしていたこともあるんだ。
　でも今は、車には蒸気を使わない。それでは今、車の燃料になっているのは何だろう？

タロウ：電気！

ハナコ：いやーね、タロウったら。電気自動車はまだ、はじまったばかりでしょう。まさおが聞いているのは、蒸気自動車に代わって、車では何が新しい燃料になったのかということよ。早とちりなんだから。

タ：それなら、ガソリンということだよ。それに決まっている！

ま：今日タロウは、さえてるね。その通りだ。ディーゼルもそうだけど、ここではガソリンだけで見ることにしよう。
　ガソリンは、石油を精製してつくられるのは知っているね。その原料は、石油ということだ。これは、覚えておいてくれよ。
　車はガソリンを燃料にしているけど、車ではガソリンが燃えているのだろうか。その燃えた熱で蒸気を発生させているのかな？それなら、石炭が燃えるように、火が見えてもいいのじゃないか？
　でも車では、蒸気がないね

ハ：確かに、そうだわ。どうしてなのかな。。。

タ：そんなの簡単よ。車ではね、ガソリンを爆発させて、その爆風で車を動かしているんだよ。ガソリンを燃やして、その熱で蒸気を発生させているわけではない。

ま：爆風か。でもどうやって、ガソリンを爆発させるのかな？

タ：電気で火花を散らすのさ。そうすると、その瞬間にガソリンが爆発する。それを連続して続けさせるから、いつも爆風が発生する。その風を蒸気機関車のように、ピストンを使って機械的エネルギーにするから、車は動くんだね。

ハ：タロウは、自信たっぷりね。でも爆発しているのなら、もっとバンバンバンと大きな音がしないのかしら。。。

タ：ブルブルブルと音がしているでしょ。あれが爆発音だよ。

ハ：本当かしら？

ま：蒸気機関車では、円筒の中にピストンが入っていることは話したね。車でも、円筒の中にピストンが入っていて、蒸気機関車と同じように、そのピストンが往復運動するから車が動くんだ。
　車では、その円筒を気筒というんだ。それで何か、気づかないかな？

ハ：気筒の気は、空気ということ？

ま：そうだ。現在の車では、圧縮された空気が使われているのだけどね。空気だ。
　タロウは、電気で火花を散らしてガソリンを爆発させるといったよね。それは、必ずしも間違ってはいないんだ。
　ガソリンを気筒の中に噴射し、点火プラグで電気火花を発生させる。そうして燃料であるガソリンを燃やすんだ。点火プラグというように、その瞬間、点火するだけだ。その後、燃え続けるわけではない。パッと燃えるという感じかな。だからタロウは、それを爆発といったのかもしれない。
　ガソリンがパッと燃えると、気筒内は高温、高圧になる。だから内部の空気が動くんだね。それが連続するので、ピストンが往復運動するんだ。
　つまり、ガソリンを燃やして熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーがピストンによって、機械的な運動エネルギーに変換されるということだ。
　そうして、車は動くんだね。これは、内燃機関というんだ。このことばも、蒸気機関と一緒に覚えておいてくれよ。
　今日は、ここまでにしよう。

ハ＋タ：わーい。やったあ！

2021年12月01日、まさお

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関連サイト：
内燃機関（コトバンク）