バール
バールは十万パスカルで、海面での気圧にほぼ等しい。だから使いやすい:大気は約 1 bar、タイヤは 2–3 bar、ダイビングボンベは 200 bar。水中では 10 メートルごとに圧力が 1 bar ずつ増え、マリアナ海溝の底、深さ 11 km 近くでは約 1 100 bar——一平方センチメートルあたり一トンになる。
バールはSIに含まれないが、EUとロシアの法律はパスカルと同等に使うことを認めている。気象学ではヘクトパスカルに、工学ではメガパスカルに取って代わられたが、タイヤ、コンプレッサー、ダイビング、油圧ではバールが残った:バールで表した数値を見れば、圧力が大気圧の何倍かがすぐにわかる。
| 記号 | bar · mbar · 日本語ではバール、ミリバール |
| 定義 | 1 bar = 10⁵ Pa = 10⁵ N/m² ちょうど |
| 近い単位 | 1 atm = 1.01325 bar · 1 at = 0.981 bar · 14.5 psi |
| 水中 | p = pₐ + ρgh · 海水 ≈ 10 m あたり 1.005 bar |
| 位置づけ | SI外、EUとロシアの法律で使用が認められている |
| 代表的な値 | 空気 — 1 · タイヤ — 大気圧超 2.2 · ボンベ — 200 · 海底 — 400 · マリアナ海溝 — 1 100 |
01 · 定義
十万パスカル——そして高さ 10 メートルの水柱
圧力とは面積あたりの力である。パスカルは一平方メートルあたり一ニュートンで、とても小さい:机の上の紙一枚が押す圧力が約 1 Pa。バールは 100 000 パスカル。私たちの上にある空気の柱がこれだけの力で押していて、一平方メートルあたり約 10 トン。高さ約 10 メートルの水柱も同じだけ押す。
水中の圧力は、海の上の空気と頭上の水の重さの和である:p = pₐ + ρgh。10 m ごとに約一バールずつ加わる。容器の形にも周りの水の量にもよらず、深さだけで決まる。マリアナ海溝の底、深さ 10 935 m では約 1 100 bar:手のひらに乗用車百五十台分の力がかかる。
のぞき窓に何トンかかるか
深さはスライダー、窓はボタンで選ぶ。力は、艇内の大気圧を超える水圧に窓の面積を掛けたもの。深さの目盛りはマリアナ海溝の底まで。
潜航:10 メートルごとにもう一バール
主な操作は「潜航開始」。艇は海面を離れ、チャレンジャー海淵、10 935 m へ向かう。200 m までに光は消えかけ、1 000 m で完全な闇になる。その先は投光器と深海生物の発する光だけ。横には、どの潜水がどの深さで限界を迎えるかが見える:ダイバー、潜水艦、クジラ。右側は、圧力が船外の物に何をするか:発泡スチロールのカップは縮み、空気の泡は小さくなるが、鋼と水はほとんど変わらない。潜航は約 24 秒。本物の潜航には何時間もかかる。シーンの下で艇を選ぼう——それぞれに耐圧の限界がある。
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02 · 換算
| {n} | {v} | {note} |
水中での暗算:メートルで表した深さを 10 で割って 1 を足すと、バールで表した絶対圧になる。30 m なら 4 bar。
アメリカではタイヤの空気圧を psi で表す:32 psi は 2.2 bar。psi に 0.069 を掛けるとバールになる。
03 · 桁の並び
04 · 測定器
05 · 表記の規則
06 · 隣り合う単位
07 · 歴史の部
バールは厳密に定義されている:10⁵ Pa。原器は要らず、ニュートンとメートルから決まる。圧力の標準器は重錘形圧力天びん:正確にわかっている重りが、面積のわかったピストンを押す。数百バールまで、その誤差は千分の一パーセントの桁だ。
圧力から深さを求めるには補正が要る:海水は淡水より密度が高く、深くなるほど圧縮され、g は緯度によって変わる。だからチャレンジャー海淵の底の圧力は、単純な式が与える 1 100 ではなく約 1 086 bar。この圧力を水晶センサーで測り、そこから深さを計算した。
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