自動車のタイヤ空気圧は気温によって変化すると思うのですが、どの程度変わりますか？

Question

温度と圧力の関係についてザックリで良いので計算式とかあれば教えてください。

Answer 1

かなり変わります。
以前Excelで計算した資料作ったんですけど、自宅のPCに無いのでご自身で計算してみてください。

実際にはゴムなので変形込みだからちょっと違うのですが、仮にゴムが変形せずに一定の形(体積)を保ったとすると、ボイルシャルル？の法則により、圧力と温度の比が変化前後で同じになります。

Tが温度[K]でPが圧力[比率なので何でも良いけどとりあえずkPa]、1が変化前で2が変か後として。
P1/T1＝P2/T2
P2=P1・T2/T1

仮に15℃で220kPaで調整したとして、タイヤ内の空気が50℃まで上昇したとすると、約247kPaとなります。
逆に、30℃くらいで220kPaに調整してから5℃まで冷えたりすると、約202kPaまで落ち込みますね。真夏に調整してそのままだと真冬にはかなり下がってますね。
温度は絶対温度なので計算するときには要注意。

Answer 2

ざっくりと、
タイヤ内部の温度が10℃上昇すると、空気圧は10kPa上昇します。


その温度が変わる要因は大きく二つ。
①外気温
②圧縮

①の外気温に関しては言うまでもなく、一晩駐車しておけば、内部の空気も外気温と同じになります。

②は、タイヤ内部の空気が圧縮⇔膨張を繰り返すことで発熱します。
タイヤ内部の空気は、空気の粘性によってタイヤにへばりついているような状態になっていて、タイヤと共に回転している、と考えてください。
その状態で、接地面に当たる部分の空気は圧縮され、回転して接地面から離れた時に膨張します。
この繰り返しで、外気温よりも内部の空気は温まってゆきます。

この温まり具合は、
元の空気圧が低く、
エアボリュームが少なく、
タイヤのケース剛性が低いと、
体積の変化割合が高くなり、より発熱しやすくなります。
（空気圧が低すぎる状態で高速連続走行をすると、この発熱によりバーストする危険がある）

一方「ブレーキとは運動エネルギーを熱エネルギーに変換する装置」ということからもわかる通り、タイヤの発熱は減速度を生んでしまいます。
これを「ヒステリシスロス」と言い、日本製のエコタイヤはこのロスを減らす方向に作られています。

逆に、ハイグリップタイヤとかスポーツタイヤと呼ばれるものは「タイヤ内部の空気を温めることによってトレッド面を温めて柔らかくすることでグリップを生む」ようにできているので、発熱しやすいように作られています。（この手のタイヤは、適正空気圧が「冷間時」と「温間時」の二つ指定されている）

ということで、
外気温だけで内部の空気温度が変化するわけではなく、
だからと、走ることによる温度変化は、タイヤごとに違うので、一概に変化率を言えません。

なので、あくまでも「ざっくりと」です。

Answer 3

TPMS付けるとよくわかる
基本気温によって変わる
今の時期
気温25度でFF前輪は街乗りで30℃
後輪は26℃
それで
2キロに合わせた前輪が2.2㌔
後輪1.8㌔が1.9㌔になる
ミニサーキットの場合前輪が3キロ超えるほど上がる
（ホイールが手で触れないほど熱い）

Answer 4

走ると20～30kPa程度上がります。

Answer 5

一般道の走行でしたら誤差の範囲です。車から外しての空気圧も取りつけて重みがかかっている状態の空気圧もほぼ同じ数字になりますから。