기압
1. 개요
기압은 단위 면적당 작용하는 힘의 크기를 나타내는 물리량이다. 표준 대기압은 역사적으로 0°C에서의 수은 기둥 760mm가 가하는 압력으로 정의되었으며, 1954년 국제도량형총회에서 101325 파스칼(Pa)로 정의되었다. 화학 분야에서는 표준 온도 및 압력(STP) 조건에서 압력의 기준이 사용되며, 1982년 국제 순수·응용 화학 연합(IUPAC)은 표준 압력을 100kPa(1bar)로 권고했다. 기압은 다양한 단위로 표현되며, 파스칼(Pa), 바(bar), 기압(atm), 토르(Torr), psi 등이 사용된다.
| 이름 | 기압 |
|---|---|
| 영어 이름 | atmosphere |
| 기호 | atm |
| 물리량 | 압력 |
| 정의 | 정확히 |
| 유래 | 해수면에서의 대기압 |
2. 역사
표준 대기압은 원래 0°C에서의 수은 기둥 760mm가 표준 중력(gn = )에서 가하는 압력으로 정의되었다. 이는 물리적 및 화학적 성질에 대한 기준 조건으로 사용되었으며, 섭씨 온도 눈금은 이 압력에서 물의 끓는점을 100 °C로 설정했다. 1954년, 제10차 국제도량형총회 (CGPM)는 일반적인 사용을 위해 표준 대기압을 채택하고, 이를 정확히 다인/제곱 센티미터()와 같다고 정의했다. 이는 특정 물질의 특성과 무관한 방식으로 압력을 정의한 것이다. 또한, CGPM은 이전 정의(제9차 CGPM)가 "일부 물리학자들이 표준 대기압의 정의가 온도 측정법에서 정확한 작업에만 유효하다고 믿게 만들었다"는 오해가 있었다고 언급했다.
화학 및 다양한 산업 분야에서, 표준 온도 및 압력에서 언급되는 기준 압력은 1982년 이전에는 일반적으로 101.325kPa였지만, 그 이후로 표준이 달라졌다. 1982년, 국제 순수·응용 화학 연합은 물질의 물리적 특성을 명시하기 위해 표준 압력을 정확히 100kPa로 할 것을 권고했다.
1954년, 국제도량형총회 (CGPM) 제10차 총회에서 일반적인 용도를 위한 표준 기압이 채택되어, 1제곱센티미터당 의 압력()과 같다고 정의되었다. 이 값은, CGPM 개최지 파리와 같은 위도의 평균 해수면 (mean sea level, MSL)에서의 평균 기압을 기반으로 한다. 이 값은, 세계의 선진 공업국의 대부분이 프랑스와 같은 위도에 있기 때문에, 이들 국가에서의 평균 해수면에서의 평균 기압과 거의 같다.
화학에서는, 표준 상태 중 "표준 온도 및 압력" (Standard Temperature and Pressure, STP)의 이전 정의는 섭씨 0도 (273,150)의 온도와 1 표준 기압 [1atm＝101.325kPa]이었다. 그러나 1982년에 국제 순수·응용 화학 연합 (IUPAC)은 물질의 물리적 상태를 명확히 표시할 목적으로, "표준 압력" (standard pressure)은 100kPa로 정의되어야 한다고 권고했다。
1바 = 이기 때문에, 실용적으로는 부정확하지만 바(bar)로 대체되는 경우가 있다. 1기압을 1바로 대체하면 1.3% 정도의 오차가 발생하지만, 실용상 오차 범위로 간주된다.
3. 압력 단위 및 환산
압력의 단위는 여러 가지가 있으며, 서로 환산할 수 있다. 다음은 압력 단위 간의 관계를 나타낸 표이다.
| 파스칼(Pa) | 바(bar) | 공학 기압(at) | 기압(atm) | 토르(Torr) | 제곱 인치 당 파운드(psi) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 Pa | ≡ 1 N/m2 | 10−5 | 1.0197×10−5 | 9.8692×10−6 | 7.5006×10−3 | 145.04×10−6 |
| 1 bar | 100,000 | ≡ 106 dyn/cm2 | 1.0197 | 0.98692 | 750.06 | 14.504 |
| 1 at | 98,066.5 | 0.980665 | ≡ 1 kgf/cm2 | 0.96784 | 735.56 | 14.223 |
| 1 atm | 101,325 | 1.01325 | 1.0332 | ≡ 1 atm | 760 | 14.696 |
| 1 Torr | 133.322 | 1.3332×10−3 | 1.3595×10−3 | 1.3158×10−3 | ≡ 1 Torr; ≈ 1 mmHg | 19.337×10−3 |
| 1 psi | 6,894.76 | 68.948×10−3 | 70.307×10−3 | 68.046×10−3 | 51.715 | ≡ 1 lbf/in2 |
표준 대기압(1기압)은 원래 0 °C영어에서의 수은 기둥 760mm가 표준 중력(gn = )에서 가하는 압력으로 정의되었다. 1954년 제10차 국제도량형총회(CGPM)에서는 표준 대기압을 다인/제곱 센티미터(Pa)로 정의했다.
3.1. 실용적 사용
1 atm의 압력은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
* kgf/cm2
* m H2O
* mmHg
* inHg
* in H2O
* 제곱 피트당 파운드-힘 (lbf/ft2)
1954년, 국제도량형총회 (CGPM) 제10차 총회에서 일반적인 용도를 위한 표준 기압이 채택되어, 1제곱센티미터당 의 압력()과 같다고 정의되었다.
화학에서 표준 상태 중 "표준 온도 및 압력" (Standard Temperature and Pressure, STP)의 이전 정의는 섭씨 0도 (273.15켈빈)의 온도와 1 표준 기압 [1atm＝101.325킬로파스칼(kPa)]이었다. 그러나 1982년에 국제 순수·응용 화학 연합 (IUPAC)은 물질의 물리적 상태를 명확히 표시할 목적으로, "표준 압력" (standard pressure)은 100 kPa (＝1바)로 정의되어야 한다고 권고했다。
1바 = 이기 때문에, 실용적으로는 부정확하지만 바(bar)로 대체되는 경우가 있다. 1기압을 1바로 대체하면 1.3% 정도의 오차가 발생하지만, 실용상 오차 범위로 간주된다.