流体力学
液体の圧力と大気圧
静止した液体の圧力は深さとともに増し、大気圧は空気の重さが物体に及ぼす単位面積当たりの力です。
水は容器の底や壁を押し、水面から深いほど圧力は大きくなります。空気にも質量と重さがあるため、私たちの周囲に大気圧を及ぼします。
p=p0+ρgh,patm≈1.01×105Pa 定義: 圧力
圧力 p=F/A は面積 A 当たりに垂直に働く力 F で、単位はパスカル(Pa)です。一様な静止液体の深さ h では、ゲージ圧は p−p0=ρgh です。p0 は液面の圧力です。
深さと密度を変えてゲージ圧を調べ、プレスで大きなピストンへの圧力伝達を確認します。深さと容器の形
ゲージ圧 ρgh は深さ、密度、g に依存し、容器の形には依存しません。同じ連続した静止液体の同じ深さでは圧力は等しく、絶対圧には p0 も含まれます。
大気圧
上空の空気は液面や体に圧力を及ぼします。高度が上がると上にある空気の柱が短くなり、大気圧は低下します。体内外の圧力がほぼ釣り合うため、通常その大きさを感じません。
例: 湖底の圧力
水中の深さ 3.0m (ρ=1000kg/m3)、g=9.8m/s2 とします。ゲージ圧を求めましょう。
解答
p−p0=ρgh=1000×9.8×3.0=29,400Pa=29.4kPa です。
クイックチェック
例: 二つの深さでの圧力比較
深さ 2.0,mathrmm の潜水者が受けるゲージ圧は hogh=1000imes9.8imes2.0=19.6,mathrmkPa です。深さ 5.0,mathrmm では 49.0,mathrmkPa となり、29.4,mathrmkPa 増加します。この差は深さの差 3.0,mathrmm だけで決まり、絶対圧を求めるには水面の大気圧を加えます。
静止液体の深さ h におけるゲージ圧はどれですか。
同じ静止液体の同じ深さで、圧力を主に決めるものは何ですか。