パスカル
1648年9月19日、フロラン・ペリエは水銀で満たしたガラス管を持ってピュイ・ド・ドーム山に登った。実験を頼んだのは義兄のブレーズ・パスカルだった。ふもとのクレルモンでは水銀柱は約71 cmだった。山頂では8.5 cm下がった。
こうして、水銀はその上にある空気の重さを支えているとわかった。高く登るほど上の空気は少なくなり、水銀柱は低くなる。三百年余り後、圧力の単位はパスカルにちなんで名付けられた。1パスカルは1平方メートルあたり1ニュートンの力。これはとても小さい。紙1枚が机を押す圧力が約0.8 Paだ。
| 記号 | Pa |
| 定義 | 1平方メートルあたり1ニュートン · N/m² · kg·m⁻¹·s⁻² |
| 参考値 | 標準大気圧 101 325 Pa · 1 bar — 100 000 Pa · 1 Torr — 101 325/760 Pa |
| 導入 | 1971年、第14回国際度量衡総会 |
| 規格 | ISO 80000-4 · SI文書 第9版 · ISO 2533（標準大気） |
| 代表的な値 | 31 kPa — エベレスト山頂 · 101 kPa — 海面 · 110 MPa — マリアナ海溝の底 |
01 · 定義
力を面積で割る
圧力pは、面に垂直にはたらく力Fをその面の面積Aで割ったもの。1パスカルは1平方メートルに1ニュートンの力。SI基本単位では、キログラム毎メートル毎秒の二乗になる。
液体や気体の中では、圧力はすべての方向に等しくはたらく。これがパスカルの原理だ。だから深海では、水は潜水艇を上からだけでなく四方八方から押す。海水は10メートルごとにおよそ1気圧ずつ増える。
なぜかんじきは沈まず、ピンヒールは沈むのか
人が雪の上に立っている。青いおもりがその人の重さで、スライダーで決める。変わるのは下の支えだけ。面積が小さいほど圧力は大きく、足跡は深くなる。点線は踏む前の雪面だ。
タイヤの空気圧計は2.2 barを示す。これはゲージ圧で、タイヤの中の空気が外の空気よりどれだけ強く押しているかを表す。タイヤ内の絶対圧は約3.2 bar。どちらの圧力かを言わなければ、誤差はまるまる1気圧になる。だから書類では言葉で書く：「ゲージ圧220 kPa」。
風船、カップ、ポテトチップスの袋はどうなるか
左は世界の断面：山、海面、そしてマリアナ海溝の底までの海。最初の数十メートルが見えるよう、深さの目盛りは不均等にしてある。物を上下にドラッグするか、ボタンで場所を選ぶ。中央には物が大きく映る。青い矢印は水や空気の圧力で、長いほど強く押している。点線の輪郭は海面での物の大きさ。右は対数目盛りの圧力計。何も触らなければ、物はひとりで各地をめぐる。
海面での圧力は101.3 kPa。風船を水中に沈めるか、山へ持って上がってみよう。
02 · 換算
| 単位 | 値 | どこで出会うか |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
1ヘクトパスカルは1ミリバールに等しい。だから気象機関は数値を変えずに単位だけを変えた：1013 mbarが1013 hPaになった。
トルと水銀柱ミリメートルの違いは100万分の1にも満たない。
タイヤのpsiやbarの数字はゲージ圧だ。これに1気圧を足す必要がある。
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
標準大気圧は測定値ではなく取り決めだ。1954年、第10回国際度量衡総会はこれをちょうど101 325 Paと定めた。この数は古い定義に由来する：0 °C、標準重力加速度のもとでの高さ760 mmの水銀柱。
だから、1気圧の760分の1であるトルも正確な数になる。水銀柱ミリメートルは水銀の密度から計算され、トルとの違いは100万分の1にも満たない。医師や気象学者には違いはないが、計量学者には違いがある。
酸を一滴たらすとジュースの色が変わり、塩は炎に色をつけ、水はひとたたきで凍る。その下に、Simetrium のすべてのページが分野別・五十音順に並ぶ。
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