車のタイヤに窒素を入れてくれるサービスがあります。
窒素は酸素に比べてタイヤの素材であるゴム分子を通り抜けにくいのでタイヤの空気圧が低下しづらい。
また、不活性であるため酸化防止にも効果がありタイヤの劣化防止にもなる。
窒素は空気中に約78％の割合で含まれています。
酸素は約21％、残り約1％にはアルゴン・二酸化炭素・ネオン・ヘリウム等13種類が含まれています。
ヘリウムや水素はとても小さい分子なので密閉するのが難しい気体で、窒素や酸素は比較的大きい分子の気体で密閉は比較的容易と考えられています。
分子径で大きさを比較すると、
ヘリウム0.26nm
水素0.289nm
窒素0.364nm
酸素0.346nm です。
分子径で窒素と酸素は0.018nmの差しかありません。(1nm= 10億分の1メートル)
酸素より分子が大きい窒素は抜けずらいというのは少し大げさな表現ではないでしょうか ?
窒素だからという事で、酸素との抜けやすさに差はないのでは ?
人が感じるほどの差は無く精密な計測器で若干差がある程度では ?
220Kpaで普通乗用車のタイヤに空気を入れると、約1か月で5%210kpaの空気圧の低下がある。(ブリヂストンの調査データ)
空気は体積割合で、およそ酸素(分子量32kg/kmol)20.93%、窒素(分子量28kg/kmol)78.084%。
空気1molの組成は窒素が80%、酸素が20%。
仮に、タイヤのゴムから酸素だけが抜けると仮定して1か月5％の圧力低下の漏洩比率を、窒素0％ 酸素100％とします。
酸素だけが通過する構造のタイヤに空気を48.63L (標準大気圧 101.325 kPa の空気の体積は22.4Lから算出すると、220kpaで普通タイヤに空気を入れると22.4L×(220kpa÷101.325kpa)＝48.63L) を入れ、1か月で5%の2.43Lの酸素だけが漏洩すると仮定して漏洩分の2.43Lを毎月補充し続けると、約5か月でタイヤ内の酸素は全て無くなり、ほぼ100%窒素になります。
1ヶ月… 48.63L(内酸素9.73L) - 2.43L(漏洩酸素) + 2.43L(補充空気/内酸素0.486L) = 48.63L(タイヤ内の酸素7.786L) 窒素83.9%
2ヶ月… 48.63L(内酸素7.786L) - 2.43L(漏洩酸素) + 2.43L(補充空気/内酸素0.486L) = 48.63L(タイヤ内酸素5.842L) 窒素87.9%
3ヶ月… 48.63L(内酸素5.842L) - 2.43L(漏洩酸素) + 2.43L(補充空気/内酸素0.486L) = 48.63L(タイヤ内酸素3.898L) 窒素91.9%
4ヶ月… 48.63L(内酸素3.898L) - 2.43L(漏洩酸素) + 2.43L(補充空気/内酸素0.486L) = 48.63L(タイヤ内酸素1.954L) 窒素95.9%
5ヶ月… 48.63L(内酸素1.954L) - 1.954L(漏洩酸素) + 1.954L(内酸素0.3908L) = 48.63L(タイヤ内酸素0.3908L) 窒素99.1%
6ヶ月… 48.63L(内酸素0.3908L) - 0.3908L(漏洩酸素) + 0.3908L(内酸素0.07816L) = 48.63L(タイヤ内酸素0.07816L) 窒素99.8%
酸素がタイヤの素材であるゴム分子を通り抜けやすいのであれば、タイヤの空気を入れ替えることなく補充し続けることでタイヤ内の気体は限りなく窒素100%に近づくことになります。
タイヤが酸素をタイヤの外に放出するフィルターの役割をするので空気を補充し続けるだけでタイヤ内に窒素が残るはずです。
しかし実際には、組付けたタイヤとホイールには隙間があり窒素も酸素も空気と同じように抜けています。
タイヤに空気を入れるためのバルブからも空気は抜けています。
窒素は酸素に比べてタイヤの素材であるゴム分子を通り抜けにくいという考え方は理論上間違ってはいませんが、タイヤの空気圧が低下しづらくなるという考えはタイヤとホイールの構造上からは疑わしく思います。
「自動車の使用者は、自動車の点検をし、及び必要に応じ整備をすることにより、当該自動車を保安基準に適合するように維持しなければならない。」と定められています。
道路運送車両法第47条「使用者の点検及び整備の義務」
安全のためにタイヤの空気圧を日常的に確認し適正圧を維持することが運転者の責任で義務です。
日常的な点検とは「使用者自らが、走行距離や運行の状態などから判断して“適切な時期”に点検をおこなう」ことです。
タイヤメーカーも1か月で5％の空気がタイヤから抜けると言っていますから “適切な時期” に空気圧の確認をしてください。
事故の無いように。
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