圧力と密度|物理

単位面積に作用する力は、圧力として測定されます。密度は、エンティティの質量とその体積の比率であり、特定のものがどれだけ密に詰め込まれているかの尺度です。圧力と密度の間には直接的な関係があります。圧力の変化は密度の変化を引き起こし、その逆も同様です。

プレッシャー

その力が広がる単位面積あたりのアイテムの表面に垂直に加えられる力は、圧力として知られています (記号:p または P)。大気圧に対する圧力は、ゲージ圧 (ゲージ圧と綴られることもあります) として知られています。

圧力はさまざまな方法で測定されます。たとえば、パスカル (Pa) は、SI 単位系では 1 平方メートルあたり 1 ニュートン (N/m2) です。同様に、1 平方インチあたりの重量ポンド (psi) は、帝国および米国の慣習的なシステムにおける圧力の標準単位です。大気圧（atm）はこの圧力に等しく、torr はその 1/760 です。水柱センチメートル、水銀柱ミリメートル、水銀柱インチなどのマノメトリック単位は、マノメーター内の液体の柱の高さで圧力を表すために使用されます。

単位面積あたりのオブジェクトの表面に垂直に加えられる力の量は、圧力として知られています。記号は「p」または P です。圧力については、IUPAC は小文字の p の使用を推奨しています。一方、大文字の P はよく使われます。 P 対 p の適用は、その人が働く分野、すぐ近くの力や運動量などの量を表す追加の記号の存在、および文体で決定されます。

圧力の式

数学的に

P =F/A

どこで、

P は圧力です

Fは力です

Aは面積です

圧力の量はスカラー量です。表面に作用する法線力をベクトル領域要素 (表面に垂直なベクトル) に接続します。

圧力の単位

パスカル (Pa) は圧力の SI 単位で、1 平方メートルあたり 1 ニュートン (N/m2、または kgm-1 s-2) に相当します。 SI の圧力は、以前は 1 平方メートルあたりのニュートンで表されていましたが、この単位の命名法は 1971 年に追加されました。以前は、SI の圧力は 1 平方メートルあたりのニュートンで表されていました。

密度

物質の密度は、単位体積あたりの質量 (より正確には、その体積質量密度。比質量とも呼ばれます) として定義されます。ラテン文字の D も使用できますが、密度の記号は ρ (小文字のギリシャ文字の rho) です。

ρ=mV

ここで、密度は、質量は m、体積は V です。一部のコンテキスト (たとえば、米国の石油およびガス事業) では、密度はおおよそ単位体積あたりの重量として定義されます。この量は、科学的に正しくないという事実にもかかわらず、より正確には比重として知られています.

「比重」または「相対密度」、無次元の量、つまり、材料の密度と標準材料 (通常は水) の密度との比は、さまざまな単位系間での密度比較を容易にするために使用されることがあります。その結果、物質の相対密度が 1 未満の場合、水に浮きます。

密度の単位

質量密度には、密度方程式 ( =m/V) に従って、質量を体積で割った単位があります。質量と体積には非常に多くの異なる単位があり、非常に多くのさまざまな大きさをカバーしているため、質量密度には多くの異なる単位があります。立方メートルあたりのキログラム (kg/m3) の SI 単位と立方センチメートルあたりのグラム (g/cm3) の cgs 単位は、最も頻繁に使用される密度単位です。 1000 kg/m3 は 1 g/cm3 に相当します。 1 ミリリットルは 1 立方センチメートル (cc) と同じです。他の大小の質量および体積の測定は、通常、業界ではより実用的であり、米国の慣習的な単位が使用される場合があります。最も頻繁に使用される密度単位のリストを以下に示します。

圧力と密度の関係

圧力と密度の関係は単純明快です。つまり、圧力は密度に比例します。これは、-

圧力が上昇すると、密度も上昇します。
圧力が低下すると密度が低下します。
密度が上がると圧力も上がります。
密度が下がると圧力が下がります。

結論

「密度」という用語は、単位体積あたりの量を指しますが、精神密度などの非物理的で抽象的な概念を指す場合もあります。

物質と空間体積の数学的境界は 0 で無限ですが、どちらも自然界にはありません。最低密度の真空がありますが、真空をよく見ると、仮想の粒子背景があることに気付くでしょう。したがって、完全な真空は実際には存在しません。

無限密度スケールでは、量子スケールにズームインすると、空間に対する物質の比率が広がることがわかります。比較すると、オレンジを地球のサイズまで膨らませると、そのオレンジの原子はサクランボの大きさになります。その原子をフットボールスタジアムのサイズまで爆破すると、ピッチの中心にある原子核は塩粒のサイズになり、原子核は電子の数百倍の大きさになります。

密閉された容器内の重力、加速度、および力はすべて、流体圧力を生み出す可能性があります。流体には定義された形状がないため、あらゆる方向に圧力がかかります。油圧装置は、流体の速度に応じて変化する流体圧力も増加させることができます。