圧力の定義と例

化学、物理学、工学におけるプレッシャー

ガスは風船に圧力をかけ、膨らませると膨らみます。アブソデルズ/ゲッティイメージズ

圧力は、単位面積に加えられる力の尺度として定義されます。圧力はしばしば の単位で表されます。 パスカル （良い）、 ニュートン 1 平方メートルあたり (N/m²またはkg/m・s²）、 またポンド/平方インチ.その他の単位には、大気 (atm)、torr、bar、メートル海水 (msw) が含まれます。

プレッシャーとは？

• 圧力は単位面積あたりの力です。
• 一般的な圧力単位は、パスカル (Pa) とポンド/平方インチ (psi) です。
• 圧力 (P または p) はスカラー量です。

圧力式

方程式では、圧力は大文字の P または小文字の p で表されます。

プレッシャー です派生ユニット、一般に式の単位に従って表されます。

P = F / A

ここで、P は圧力、F は力、A は面積

圧力はスカラー量です。つまり、大きさはありますが、方向はありません。通常、力には方向があることが明らかであるため、これは混乱を招くように思えるかもしれません。気球内のガスの圧力を考慮すると役立つ場合があります。気体中の粒子の移動には明確な方向はありません。実際、正味の効果が現れるように、それらはあらゆる方向に移動します ランダム .風船に気体が封入されている場合、圧力は気球の一部として検出されます。 分子 風船の表面に衝突。表面のどこで圧力を測定しても、同じになります。

圧力の簡単な例

圧力の簡単な例は、果物の切れ端にナイフを当てることで見ることができます。ナイフの平らな部分を果物に当てても、表面は切れません。力は広い範囲に広がります (低圧)。刃先が果物に押し付けられるように刃を回すと、同じ力がはるかに小さい表面積に適用されます (大幅に増加した圧力)。そのため、表面は簡単に切れます。

圧力が負になることはありますか?

圧力は通常、正の値です。ただし、負圧を伴う場合もあります。

たとえば、ゲージ圧または相対圧が負の場合があります。これは一般に、圧力が 大気圧 .

負の絶対圧も発生します。たとえば、密封された注射器のプランジャーを引き戻す (真空引きする) と、負圧が発生します。

理想気体の圧力

通常の条件下では、実在気体は次のように振る舞います。 理想気体 そしてそれらの挙動は、理想気体の法則を使用して予測可能です。理想気体の法則は、気体の圧力をその絶対温度、体積、および気体の量に関連付けます。圧力を解くと、理想気体の法則は次のようになります。

P = nRT/V

ここで、P は絶対圧力、n は気体の量、T は絶対温度、V は体積、R は理想気体定数です。

理想気体の法則は、気体分子が広く分離されていることを前提としています。分子自体には体積がなく、互いに相互作用せず、容器との完全な弾性衝突を経験します。

これらの条件下では、圧力は温度とガスの量に比例して変化します。圧力は、体積に反比例して変化します。

液圧

液体は圧力を加えます。よく知られている例は、深いプールに飛び込んだときに鼓膜に感じる水圧の感覚です。深く行けば行くほど、頭上に水が多くなり、圧力が高くなります。

液体の圧力は深さだけでなく、密度にも依存します。たとえば、水よりも密度の高い液体のプールに飛び込むと、特定の深さで圧力が大きくなります。

密度が一定の液体の圧力をその密度と深さ (高さ) に関連付ける式は次のとおりです。

p = r ああ

ここで、p は圧力、 r は密度、g は重力、h は液柱の深さまたは高さです。

ソース

• ブリッグス、ライマン J. (1953)。 「パイレックス ガラス中の水銀の限界負圧」。 ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス . 24 (4): 488–490.ドイ:10.1063/1.1721307
• ジャンコリ、ダグラス G. (2004)。 物理学: 原理と応用 .ニュージャージー州アッパー サドル リバー: ピアソン教育。 ISBN 978-0-13-060620-4。
• Imre、A.R。マリス、H. J.;ウィリアムズ、P.R、編。 （2002）。 負圧下の液体 (Nato 科学シリーズ II)。スプリンガー。 doi:10.1007/978-94-010-0498-5. ISBN 978-1-4020-0895-5。
• Knight、Randall D.（2007）。 「流体力学」。 科学者とエンジニアのための物理学: 戦略的アプローチ (第 2 版)。サンフランシスコ: ピアソン アディソン ウェズリー。 ISBN 978-0-321-51671-8
• マクノート、AD。ウィルキンソン、A。ニック、M。 Jirat、J。小佐田 博。ジェンキンス、A. (2014)。 IUPAC。 化学用語集 (第 2 版) (「ゴールド ブック」)。オックスフォード: Blackwell Scientific Publications。 doi:10.1351/goldbook.P04819. ISBN 978-0-9678550-9-7。