物理学における測定圧力とは何ですか、圧力単位

空気が満たされ、密閉されたシリンダーの上部にピストンが取り付けられていると想像してください。ピストンを押し始めると、シリンダー内の空気の体積が減少し始め、空気分子が互いに、そしてピストンとますます激しく衝突し、ピストンにかかる圧縮空気の圧力が増加します。

ここでピストンが突然解放されると、圧縮空気がピストンを急激に押し上げます。これは、ピストン面積が一定の場合、圧縮空気側からピストンに作用する力が増加するためです。ピストンの面積は変化しませんが、ガス分子の力が増加し、それに応じて圧力が増加します。

または別の例。男が地面に両足で立っています。この位置では、人は快適で、不快感を感じません。しかし、その人が片足で立つことに決めたらどうなるでしょうか?彼は片足の膝を曲げ、片足だけで地面に座ります。この位置では、足への圧力が約2倍増加するため、人は多少の不快感を感じるでしょう。なぜ？なぜなら、重力によって人が地面に押し付けられる面積が 2 分の 1 に減少したからです。ここでは、圧力とは何か、そしてそれが日常生活の中でどれだけ簡単に検出できるかを示す例を示します。

物理的圧力

物理学の用語では、圧力は、特定の表面の単位面積あたりに表面に垂直に作用する力に数値的に等しい物理量です。したがって、表面上の特定の点における圧力を決定するには、表面に加えられる力の法線成分を、この力が作用する小さな表面要素の面積で割ります。そして、領域全体の平均圧力を決定するには、表面に作用する力の法線成分をその表面の総面積で割る必要があります。

パスカル (Pa)

圧力が測定される 北東で パスカル (Pa) 単位。この圧力測定単位は、流体静力学の基本法則であるパスカルの法則の著者であるフランスの数学者、物理学者、作家であるブレーズ・パスカルに敬意を表して名付けられました。パスカルの法則とは、液体または気体にかかる圧力は、すべての点に変化することなく任意の点に伝達されるというものです。方向。圧力の単位「パスカル」は、科学者の死後 3 世紀後の 1961 年に単位に関する法令に従って初めてフランスで流通しました。

1 パスカルは、1 平方メートルの表面に垂直に均一に分布した 1 ニュートンの力によって生じる圧力に等しい。

パスカルは機械的圧力 (機械的応力) だけでなく、弾性率、ヤング率、体積弾性率、降伏点、比例限界、引張強さ、せん断抵抗、音圧、浸透圧も測定します。伝統的に、パスカルは材料の最も重要な機械的特性を耐性のある材料で表現します。

技術的雰囲気 (at)、物理的雰囲気 (atm)、キログラム力/平方センチメートル (kgf / cm2)

パスカルに加えて、他の (システム外の) 単位が圧力の測定に使用されます。これらの単位の 1 つは、«大気» (c) です。 1 大気圧の圧力は、世界の海洋のレベルでの地球の表面の大気圧とほぼ同じです。今日、「雰囲気」は技術的な雰囲気 (c) として理解されています。

技術的雰囲気（at）は、1 平方センチメートルの領域に均一に分布するキログラムあたりの力（kgf）によって生成される圧力です。 1 キログラムの力は、9.80665 m / s2 に等しい重力加速度の条件下で質量 1 キログラムの物体に作用する重力に等しい。したがって、1 キログラムの力は 9.80665 ニュートンに等しく、1 気圧は正確に 98066.5 Pa に等しくなります。 1 at = 98066.5 Pa。

たとえば、大気中では車のタイヤの圧力が測定されます。たとえば、旅客バス GAZ-2217 のタイヤの推奨圧力は 3 気圧です。

また、「物理的雰囲気」（atm）もあり、その底部の高さ 760 mm の水銀柱の圧力として定義されます。一方、水銀の密度は、温度 0 °C、条件下で 13,595.04 kg / m3 です。重力加速度、9.80665 m / s2に等しい。したがって、1 atm = 1.033233 at = 101 325 Pa であることがわかります。

キログラム力/平方センチメートル (kgf / cm2) に関しては、この非体系的な圧力単位は通常の大気圧と高い精度で一致し、さまざまな影響を評価するのに便利な場合があります。

Bar（バー）、バリウム

システム単位の外側では、«bar» は約 1 気圧に相当しますが、より正確には、正確に 100,000 Pa です。 SGS システムでは、1 bar は 1,000,000 ダイン/cm2 に相当します。以前は、«bar» という名前は、現在は«バリウム» と呼ばれている単位に使用されており、0.1 Pa、または CGS システムでは 1 バリウム = 1 dyn / cm2 に相当しました。 「バー」、「バリウム」、「気圧」という言葉は、同じギリシャ語の「重量」に由来しています。

多くの場合、気象学で大気圧を測定するために、0.001 バールに等しい単位 mbar (ミリバール) が使用されます。そして、大気が非常に薄い惑星の圧力を測定します。μbar (マイクロバール)、0.000001 bar に相当します。技術的な圧力計では、目盛りはバー単位で表示されることがほとんどです。

水銀柱ミリメートル (mmHg)、水柱ミリメートル (mmHg)

ミリメートル以外の水銀単位は、101325/760 = 133.3223684 Pa に相当します。それは「mm Hg」で示されますが、イタリアの物理学者でガリレオの弟子、大気圧の概念の著者であるエヴァンジェリスタ・トリチェッリに敬意を表して「トル」で示されることもあります。

このユニットは、水銀柱が大気圧の影響下で平衡状態にある気圧計で大気圧を測定する便利な方法に関連して作成されました。水銀は密度が約 13,600 kg/m3 と高く、室温での飽和蒸気圧が低いため、同時に気圧計にも水銀が選ばれました。

海抜ゼロメートルでの大気圧は約 760 mm Hg で、現在ではこの値が通常の大気圧とみなされ、101325 Pa または 1 物理的な大気 (1 atm) に相当します。つまり、水銀柱 1 ミリメートルは 101325/760 パスカルに相当します。

医学、気象学、航空航法では、圧力は水銀柱ミリメートル単位で測定されます。医学では血圧はmmHgで測定され、真空技術では血圧が測定されます。 圧力測定器 バーと一緒に mmHg 単位で目盛りが付けられます。場合によっては 25 ミクロンしか書かれていないこともあります。これは、排気に関しては水銀柱ミクロンを意味し、圧力測定は真空計で行われます。

場合によっては、ミリメートルの水が使用され、その場合は 13.59 mm 水柱 = 1 mm Hg になります。場合によっては、その方が便利で便利な場合もあります。水柱ミリメートルは、水銀柱ミリメートルと同様に、系外の単位であり、水柱温度 4 で平らな底面にこの柱が及ぼす水柱 1 mm の静水圧に等しい。 ℃。