科学では、圧力 単位面積あたりの力の測定値です。圧力の SI 単位はパスカル (Pa) で、N/m (ニュートン/平方メートル) に相当します。
基本的な例
1 平方メートル (1 m) に 1 ニュートン (1 N) の力が分散されている場合、結果は 1 N/1 m =1 N/m =1 Pa になります。これは、力が表面に対して垂直に向けられていることを前提としています。
力の量を増やしても同じ領域に加えた場合、圧力は比例して増加します。同じ 1 平方メートルの面積に分布する 5 N の力は 5 Pa になります。ただし、力も拡大すると、面積の増加に反比例して圧力が増加することがわかります。
2 平方メートルに 5 N の力を分散させると、5 N/2 m =2.5 N/m =2.5 Pa になります。
圧力単位
バールは、SI 単位ではありませんが、もう 1 つの圧力のメートル単位です。これは 10,000 Pa と定義されています。1909 年にイギリスの気象学者であるウィリアム ネイピア ショーによって作成されました。
大気圧 、しばしば pa と表記されます 、地球の大気の圧力です。あなたが空中に立っているとき、大気圧はあなたの上と周りのすべての空気があなたの体を押し込む平均的な力です.
海面での大気圧の平均値は、1 気圧または 1 気圧として定義されます。これが物理量の平均であることを考えると、マグニチュードは、より正確な測定方法に基づいて時間の経過とともに変化する可能性があります。または、大気の平均圧力に地球規模の影響を与える可能性のある環境の実際の変化が原因である可能性があります.
- 1 Pa =1 N/m
- 1 バー =10,000 Pa
- 1 気圧 ≈ 1.013 × 10 Pa =1.013 バー =1013 ミリバール
圧力の仕組み
力の一般的な概念は、多くの場合、理想化された方法でオブジェクトに作用するかのように扱われます。 (これは実際、科学、特に物理学のほとんどの事柄で一般的です。私たちは、特定の注意を払う方法を強調するために理想化されたモデルを作成し、合理的にできる限り他の現象を無視します。) この理想化されたアプローチでは、物体に力が作用しているとしたら、力の方向を示す矢印を描き、力がすべてその点で発生しているかのように振る舞います。
しかし、実際には、物事はそれほど単純ではありません。手でレバーを押すと、力は実際には手に分散され、レバーのその領域に分散されたレバーを押します。この状況で事態をさらに複雑にしているのは、ほぼ確実に力が均等に分散されていないことです。
ここがプレッシャーの出番です。物理学者は圧力の概念を適用して、力が表面領域に分散していることを認識しています。
さまざまな文脈で圧力について話すことができますが、科学の中で概念が議論されるようになった最も初期の形式の 1 つは、ガスの検討と分析でした。 1800 年代に熱力学の科学が正式に確立されるずっと前に、気体が加熱されると、気体を含む物体に力または圧力がかかることが認識されていました。加熱されたガスは、1700 年代にヨーロッパで始まった熱気球の浮揚に使用され、中国や他の文明はそれよりずっと前に同様の発見をしていました。 1800 年代には、ボイラー内に蓄積された圧力を使用して、川船、列車、または工場の織機を動かすために必要な機械的運動を生成する蒸気エンジン (関連する画像に示されているように) の出現も見られました.
この圧力は、ガスの運動理論で物理的に説明されました。科学者は、ガスにさまざまな粒子 (分子) が含まれている場合、検出された圧力はそれらの粒子の平均運動によって物理的に表すことができることに気づきました。このアプローチは、圧力が熱と温度の概念と密接に関連している理由を説明しています。熱と温度は、動力学理論を使用して粒子の運動としても定義されています。熱力学で注目される特定のケースの 1 つは、等圧プロセスです。これは、圧力が一定に保たれる熱力学的反応です。
Anne Marie Helmenstine 博士による編集
