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C04. 圧力の単位
埼玉工業大学 機械工学学習支援セミナー(小西克享) テーマ C04: 圧力の単位-1/3 圧力の単位 SI 単位と呼ばれる国際単位系が制定されたのは 1960 年の第 11 回国際度量衡総会でのこ とですが,半世紀たった今日でも従来の単位が使われている場合があります.日本は 1875 年に締結されたメートル条約に基づくメートル単位系を使用しているため,比較的影響が 少なかった国の一つですが,アメリカのように SI 単位系への移行が進展しない国も存在し ます.英語圏の文献や,日本の古い文献を読むと,一つの物理量でも様々な単位が使用さ れていることに気が付きます.そこで,単位にはどのような種類があるかを理解しておく ことは大変参考になるはずです.ここでは,単位の種類が多い, 『圧力』について,解説を 行います. 1.圧力の定義 圧力は,単位面積あたりに作用する力の大きさと定義されます. 圧力 作用する力 単位面積 圧力には,真空を基準にした「絶対圧」 ,大気圧との差圧である「ゲージ圧」の 2 種類があ ります.ゲージ圧は標準大気圧との差ではなく,測定日の大気圧との差になるので注意が 必要です.絶対圧の場合は,abs もしくは a,ゲージ圧の場合は gauge, gage, g などの添え字 を用いて区別します. 2.SI 単位 SI 単位では,力をニュートン[N]で表わし,単位面積を m2 で表わし,パスカル[Pa]と呼 びます.すなわち 1Pa 1 N m2 となります.絶対圧として Pa[abs],ゲージ圧として Pa[gauge]の記号が用いられます. 3.メートル系の単位 現在も,広く使用されている単位です.力を重量キログラム[kgf]で表わし,単位面積を, cm2 もしくは m2 で表わします.よって 圧力 kgf cm2 もしくは, 圧力 kgf m2 となります.記号では at と表記され,さらに絶対圧として kgf/cm2,a もしくは ata,ゲージ 圧として kgf/cm2,g もしくは atg の記号が用いられます. 4.ヤード・ポンド系の単位 イギリスやアメリカなど,ヤード・ポンド系を採用している国では,力を重量ポンド[lbf], 単位面積を平方インチ[in2]で表わし,プサイ[psi (pounds per square inch)]と呼んでいます.す なわち 埼玉工業大学 機械工学学習支援セミナー(小西克享) 圧力の単位-2/3 1psi 1lbf in 2 となります.なお,絶対圧として psia (pounds per square inch, absolute),ゲージ圧として psig (pounds per square inch, gauge, gage)があります. 5.気圧を表わす単位 (1) hPa:ヘクトパスカル 現在,大気圧(絶対圧)を表わす単位として用いられています.h は 100 倍を表わす接 頭語で,1hPa とは 100Pa のことになります.この単位を用いると標準大気圧は,1013hPa となります. (2) mbar:ミリバール バール[bar]という単位は,CGS 単位系で用いられた圧力の単位です.力をダイン[dyn]で 表わし,単位面積を cm2 で表わします.よって 1bar 106 dyn cm2 となります.以前は天気予報ほかで,良く用いられた単位ですが,現在は上述の hPa が用 いられるようになりました.ミリバール[mbar]は 1bar の 1000 分の 1 の意味になり,標準大 気圧では次の関係があります. 1013hPa 1013mbar (3) atm:アトム 標準大気圧を基準として気圧を表わす場合の記号として用いられています.すなわち 1atm 1013hPa であり,2 気圧なら 2atm というように表わします.ブルドン管式圧力計では,大気圧との 差圧を測定することになり,この場合,圧力計の目盛がゲージ圧(上述の atg)で表記され ている場合があります.atm と atg (kgf/cm2,g)もしくは ata (kgf/cm2,a)は意味が異なるので注 意が必要です.なお 1atm 1.033ata kgf cm2 , a の関係があります. (4) mmHg:ミリメートルエイチジー,水銀柱ミリメートル 水銀柱圧力計で測定した圧力もしくは水銀柱の高さに換算した圧力です.1643 年にイタ リアのトリチェリは一端を閉じたガラス管に水銀を入れ,逆さにしたところ水銀の高さが 約 76cm となり,ガラス管の上部が真空になることを発見したことに由来しています.水 銀柱 1mmHg を 1Torr と表わします.この単位,トル[Torr]はトリチェリの名前にちなむも のです.なお,アメリカでは,mmHg の代わりに.インチ[in]を用いた水銀柱インチ inHg が用いられる 埼玉工業大学 機械工学学習支援セミナー(小西克享) 圧力の単位-3/3 (5) mmAq:ミリメートルエイキュー,水柱ミリメートル 水銀の代わりに,水の高さで表わした圧力です.Aq は水を表わす aqua からとられたも のです.水と水銀との密度比は 1:13.6 と大変大きいため,水銀柱では表わしづらい低圧力 を表わす場合に用いられることがあります.mmH2O と表記する場合もあります. (6) pz:ピエーズ フランスで用いられた単位で,次の関係があります. 1pz 1000Pa 6.換算表 Pa kgf/cm2 bar atm mmHg mmAq lbf/in2 =Torr =mmH2O =psi 1Pa 1 10-5 1.0197x10-5 9.8692x10-6 7.5006x10-3 0.10197 1.4504x10-4 1bar 105 1 1.0197 0.98692 750.06 1.01097x104 14.504 1kgf/cm2 9.8067x104 0.98067 1 0.96784 735.56 104 14.223 1atm 1.0133x105 1.0133 1.0332 1 760 1.0332x104 14.696 133.32 1.3332x10-3 1.3595x10-3 1/760 1 13.595 1.9337x10-2 9.8067 9.8067x10-5 10-4 9.6784x10-5 7.3556x10-2 1 1.4223x10-3 6894.8 6.8948x10-2 7.0307x10-2 6.8046x10-2 703.07 51.715 1 1mmHg =1Torr 1mmAq =1mmH2O 1lbf/in2 =1psi http://www.sit.ac.jp/user/konishi/JPN/L_Support/SupportPDF/PressureUnit.pdf Copyright ⓒ 2011, 2013 小西克享, All Rights Reserved. 個人的な学習の目的以外での使用,転載,配布等はできません. お願い: 本資料は,埼玉工業大学在学生の学習を支援することを目的として公開しています.本資料 の内容に関する本学在学生以外からのご質問・ご要望にはお応えできません.