パスカル
SI 組立単位 · 量：圧力、機械的応力
01 · 定義
一ニュートンの力が一平方メートルに一様に分かれて生む圧力。単位はごく小さい。わたしたちを取り巻く大気は十万パスカルである。
パスカルが小さいのは欠点ではなく、体系を正直に組み立てた結果である。ニュートンとメートルから、辻褄合わせの係数なしに組まれている。実務は接頭語で間に合わせる。気象通報ではヘクトパスカル、換気ではキロパスカル、油圧ではメガパスカル、材料学ではギガパスカル。この量のいちばん大事な性質は別のところにある。圧力は力によるのではなく、その力がどれだけの面積に載ったかによる。同じ女性がピンヒールでは寄木の床にへこみを残し、スニーカーでは跡ひとつ残さない。支える面積が二百倍ちがうからだ。
静止した液体では圧力があらゆる向きに等しく伝わる——これこそパスカル自身の発見である。そこから油圧プレスが生まれる。小さいピストンを手で押すと、大きいピストンでは同じ圧力に大きな面積を掛けた分、数十倍の力が出る。自動車のジャッキも、ブレーキも、あらゆるプレスもこの規則で生きている。同じ規則は、容器の底の圧力が液柱の高さだけで決まり、容器が細いか太いかにはよらない理由も説明する。
02 · 換算
パスカル、バール、気圧、水銀柱ミリメートル
どの分野もパスカルを裸のままでは使わない。気象はヘクトパスカルで数え、タイヤ業界はバールで、医師は水銀柱ミリメートルで、アメリカの技術は平方インチあたりのポンドで数える。
標準気圧はちょうど十万一千三百二十五パスカルと定められている。これは高さ七百六十ミリメートルの水銀柱が零度、標準重力加速度のもとで及ぼす圧力である。工学気圧は別物で、平方センチメートルあたりのキログラム重、九万八千六十六・五パスカル。差は三パーセントで、古いソ連製機械の銘板には両方が現れる。
| 単位 | 名称 | 値 | どこで出会うか |
|---|---|---|---|
| Pa | パスカル、SI 単位 | 101325 | 物理の計算 |
| hPa | ヘクトパスカル | 1013 | 気象通報 |
| kPa | キロパスカル | 101.33 | 換気、医学 |
| MPa | メガパスカル | 0.1013 | 油圧、強度 |
| GPa | ギガパスカル | 1.013·10⁻⁴ | 材料の弾性率 |
| N/m² | ニュートン毎平方メートル | 101325 | パスカルと同じもの |
| bar | バール | 1.01 | 技術、SI 以前の気象 |
| atm | 標準気圧 | 1 | 化学、基準状態 |
| at | 工学気圧、kgf/cm² | 1.03 | ソ連製機械の銘板 |
| mmHg | 水銀柱ミリメートル、トル | 760 | 医学、真空技術 |
| psi | 平方インチあたりのポンド | 14.7 | 英語圏の技術 |
| Ba | バリ、CGS 単位系 | 1013250 | SI 以前の音響学と物理学 |
ニュートン毎平方メートルとパスカルは同一で、違うのは書き方だけ。ヘクトパスカルは数値としてミリバールに等しく、だから気象の SI 移行で見慣れた数字を変えずに済んだ
03 · 桁の並び
加速器の真空から太陽の内部まで十万一千三百二十五——海面での大気圧
04 · 測定器
圧力は何で測るか
断面が楕円の中空の管を弧に巻いたもので、圧力がかかると伸びようとし、その動きがてこを介して指針に伝わる。1849 年の発明で、以来ほとんど変わっていない。どの圧縮機にもガスボンベにも付いているのは、まさにこれである。
空気を抜いた波形の空盒が、大気に応じて縮んだり膨らんだりする。ばねがつぶれるのを防ぐ。水銀を一滴も使わない器械であり、だからこそアネロイド——液体なし——と名づけられた。
シリコンにエッチングした膜が数マイクロメートルたわみ、埋め込まれた抵抗が値を変える。この種のセンサーは携帯電話にも自動車にも気象観測装置にも入っていて、指針式の圧力計より安く上がる。
低い圧力ではもう膜をたわませられないので、別の測り方をする。加熱した線から逃げる熱による。気体が薄いほど熱を運びにくく、加熱の電力から圧力を千分の一パスカルまで判断できる。
05 · 表記の規則
P は大文字、a は小文字
記号は姓に由来するため大文字で始まり、二文字目は小文字である：Pa。接頭語は空白を置かずに続けて書き、キロは小文字、メガとギガは大文字：kPa、MPa、GPa。ロシア語の記号は Па。
小文字の m はミリを意味するので、mPa と書かれたメガパスカルはミリパスカルに化ける——十億倍の誤りだ。三つめの例は不完全である。技術ではほとんどつねに大気圧から数えたゲージ圧を示すので、断りがなければ数字は二通りに読める。絶対圧は a、ゲージ圧は g で示し、英語の資料では psia、psig と書かれる。
06 · 隣り合う単位
バールは気圧に近くて便利、気圧は水銀柱に縛られ、パスカルだけが体系から辻褄合わせなしに導かれる。
十万パスカル
ニュートン毎メートル²
水銀 760 mm
Simetrium の隣り合う要覧では： ニュートン、パスカルはそこから組み立てられている、 バール と 気圧 同じ用途の SI 以外の単位として、 psi 英語圏の技術のために、そして 水銀柱ミリメートル 医学のために。
07 · 歴史の部
空気に重さがあると認められるまで
ガリレイの弟子が水銀を満たした管を封じ、皿に伏せた。柱は七百六十ミリメートルまで下がって止まった。その上には空虚が残り、科学はそれまでそれを不可能と考えていた。
ブレーズ・パスカルは義兄に頼み、オーヴェルニュの火山の頂へ気圧計を運ばせた。水銀柱は八センチメートル下がった。山の上の空気は谷の上より弱く押す。つまり大気には重さがあるのだ。
技術者は平方センチメートルあたりのキログラム重で数え、気象学者はバールとミリバールを導入し、医師は水銀柱ミリメートルにとどまった。同じ圧力計が国ごとに違う目盛を負っていた。
第十四回国際度量衡総会がこの単位に固有の名を与えた。体系のなかには六十年から存在していたのだが。気象の側はヘクトパスカルへ痛みなく移った。数値としてミリバールに等しいからである。
絶対圧、ゲージ圧、そして計器の示す値
ほとんどの圧力計が測っているのは圧力ではなく差である。管の内と外との差だ。だから空気の抜けたタイヤは、中に空気があるのにゼロを指す。家庭用の血圧計が示す百二十ミリメートルも、大気の七百六十に上乗せされた値である。絶対圧は大気圧を足して得られ、気体の状態方程式に入るのはまさにその絶対圧だ。二つの基準の取り違えは、今なお熱計算でいちばん多い誤りである。水銀柱については別の細かい話がある。その高さは水銀の密度に、密度は温度によるので、定義は零度と標準重力加速度を定めている。医学はこの補正を無視し、計量学は無視しない。今日の圧力の一次標準は水銀ではなく重錘形圧力天びんに置かれ、面積を精密に測ったピストンの上に既知質量の分銅を載せて圧力を決める。
カタログ · 測定単位
それぞれの量に一つの要覧
SI の基本単位が七つ、固有の名をもつ組立単位が二十二、そして技術にも暮らしにも欠かせないSI 以外の単位。どれにも一葉ずつ：定義、換算、測定器、表記の規則。34 言語で。
固有の名をもつ SI 組立単位
パスカルの要覧を開いていますSI 基本単位
テラコッタ色はキログラム、メートル、秒。パスカルはこれらから組み立てられるSI 以外の単位
テラコッタ色は他の単位系の圧力の単位要覧の言語
34 言語。記号 Pa は国際的だが、暮らしで慣れた単位は異なる。ヨーロッパの天気予報はヘクトパスカル、アメリカは水銀柱インチ、ロシアは水銀柱ミリメートル。