압력

3. 단위

국제단위계(SI)에서는 파스칼(Pa)을 압력 단위로 사용하며, 이는 제곱미터당 뉴턴(N/m²)을 의미한다. 1971년 이전에는 '제곱미터당 뉴턴'으로 표현했다.^[7]

제곱인치당 파운드(lbf/in²)나 바(bar)도 흔히 쓰인다. CGS 단위계에서 압력은 바리(Ba)이며, 1 dyn·cm⁻² 또는 0.1 Pa이다. 압력은 제곱센티미터당 그램힘 또는 킬로그램힘(g/cm² 또는 kg/cm²)으로 표현하기도 하지만, SI 단위계에서는 킬로그램, 그램 등을 힘 단위로 사용하는 것을 권장하지 않는다. 공학 기압(at)은 1 kgf/cm² (98.0665 kPa)이다.

압력은 단위 부피당 저장된 퍼텐셜 에너지로 측정될 수 있으며, 제곱미터당 줄(J/m³)로 표현 가능하다. (J/m³은 Pa와 동일).

기압(atm)은 지구의 평균 해수면에서의 대기 압력으로, 101,325 Pa으로 정의된다.

기압계 관 안의 액체(주로 수은(Hg)이나 물)의 높이로 표현되기도 한다. (수주센티미터, 수은주인치, 수은주밀리미터). 높이 ''h''인 밀도 ''ρ'' 액체 기둥에 가해지는 압력은 ''p = ρgh''이다. (''g''는 중력 가속도)

몇몇 기상학자들은 대기 압력을 표현하기 위해 헥토파스칼(hPa)을 선호하는데, 이는 옛날에 쓰던 밀리바(mbar)와 동일하다. 킬로파스칼(kPa)이 다른 분야에선 더 자주 쓰인다. 미국에선 수은주밀리미터(mmHg)가 아직도 쓰인다. 해양학자는 수중 압력을 측정할 때 데시바(dbar)를 주로 사용하는데, 이는 바다는 수심 1m당 압력이 거의 1데시바만큼 증가하기 때문이다.

수은주밀리미터는 토르(torr)로 바꿔 사용할 수 있다. 전 세계적으로 혈압은 수은주밀리미터, 폐 압력은 수주센티미터로 표기한다.

잠수 시에는 미터 해수(msw)와 피트 해수(fsw)를 사용하며, msw는 0.1 bar(= 10,000 Pa)로 정의된다.

3. 1. 다양한 압력 단위

4. 압력의 측정

5. 압력의 종류

국제단위계에서 압력의 단위는 파스칼이다. 1 Pa = 1 N/m²이다. 또한 역사적으로는 수은주의 (수은면의) 높이, 바 등으로도 나타내고 있다.

정지하고 있는 유체 내의 한 점에서 작용하는 압력은 방향에 관계없이 일정하며, 이를 정수압이라고 한다.^[25]

압력에는, 절대 진공(절대 영압)을 기준(0)으로 하는 절대압과, 대기압을 기준(0)으로 하는 게이지압(상대압)이 있다.

6. 유체 압력

유체 압력은 유체 내 특정 지점에서 발생하는 압축 응력을 의미하며, 액체와 기체를 모두 포함하는 개념이다. 유체 압력은 개방된 상태(예: 바다, 수영장, 대기)와 폐쇄된 상태(예: 수도관, 가스관)에서 나타날 수 있다.

블레즈 파스칼과 다니엘 베르누이는 유체 압력 연구에 중요한 공헌을 했다. 특히, 베르누이 방정식은 이상적인 유체의 압력을 계산하는 데 사용된다.^[16] 압력(''P'')은 단위 면적(''S'') 당 작용하는 힘(''F'')으로 표현된다. (''P'' = ''F'' / ''S'')^[25] 국제단위계에서 압력의 단위는 파스칼(Pa)이며, 1 Pa = 1 N/m²이다. 역사적으로 수은주 높이, 바 등의 단위도 사용되었다.

정지 유체 내 한 점에서의 압력은 방향에 관계없이 일정하며, 이를 정수압이라고 한다.^[25] 압력은 절대 진공을 기준으로 하는 절대압과 대기압을 기준으로 하는 게이지압(상대압)으로 구분된다.

6. 1. 유체 정역학

6. 2. 유체 역학

• ''p'': 유체의 압력
• ''$\{\backslash gamma\}$'' = ''ρg'': 유체의 비중량 (밀도 × 중력 가속도)^[16]
• ''v'': 유체의 속도
• ''g'': 중력 가속도
• ''z'': 높이
• $\backslash frac\{p\}\{\backslash gamma\}$: 압력 수두
• $\backslash frac\{v^2\}\{2g\}$: 속도 수두

• $\backslash langle\; \backslash cdot\; \backslash rangle$: 통계적 평균
• 우변 첫 번째 항: 입자의 총 운동 에너지 합
• 우변 두 번째 항: 입자 간 상호작용 힘과 좌표 곱의 합
• ''i'': 입자 지표
• ''m_i'': 입자 질량
• $\backslash vec\{r\}\_i$: 입자 ''i''의 위치 벡터
• $\backslash phi\; \backslash ,$: 퍼텐셜
• ''V'': 계의 부피

• ''U'': 내부 에너지
• ''S'': 엔트로피
• ''F'': 헬름홀츠 자유 에너지
• ''T'': 절대 온도

6. 3. 유체 압력의 방향

7. 압력과 관련된 현상

압력을 가하거나 변화시킴으로써, 다음과 같은 성질을 나타내는 물질이 있다.

• 끓는점, 녹는점의 변화: → 상평형 그림
• 결정 구조의 변화: 압력에 의해 물질의 구조가 변하는 물질이 있다. → 구조 상전이
• 전하의 발생, 전기 저항의 변화: 압력을 가함으로써 물체의 표면에 전하가 발생하거나(압전 효과), 전기 저항이 변화한다. 압전자는 가스레인지의 점화 장치 등에 이용된다.
• 자화의 변화: 압력에 의해 자화의 세기가 변한다. → 빌라리 현상

8. 초고압 연구

물리학이나 화학 분야에서는 각 분야마다 기준이 달라 명확한 판단 기준은 없다. 압력 하에서의 물리·화학적 실험 연구 분야에서는 다이아몬드 앤빌 셀을 사용하여 발생시킬 수 있는 압력 영역부터 초고압이라고 불리는 경향이 있다. 압력 값으로는 10만 기압 정도가 경계가 될 수 있다. 초고압 실험 장치에 대한 자세한 내용은 하위 문단을 참고하면 된다.

8. 1. 초고압 실험 장치

9. 비유적 용법

"압력"은 비유적으로 사람을 위협하여 따르게 하려는 힘을 가리키기도 한다.

• 압력 단체 - 자신의 이익을 위해 여러 가지 수단을 사용하여 다른 사람들을 위협하는 단체를 이렇게 부르기도 한다.
• 협박, 공포 정치

참조

_[1] 서적 Physics for Scientists and Engineers: A Strategic Approach https://books.google[...] Pearson Addison Wesley 2020-04-06
_[2] 문서 The preferred spelling varies by country and even by industry. Further, both spellings are often used ''within'' a particular industry or country. Industries in British English-speaking countries typically use the "gauge" spelling.
_[3] 서적 Physics: principles with applications https://archive.org/[...] Pearson Education
_[4] 서적 IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") http://goldbook.iupa[...] Blackwell Scientific Publications
_[5] 웹사이트 Pressure http://hyperphysics.[...] Georgia State University, Dept. of Physics and Astronomy 2022-03-05
_[6] 학술지 USE OF LEGENDRE TRANSFORMS IN CHEMICAL THERMODYNAMICS (IUPAC Technical Report) http://publications.[...] 2021-11-01
_[7] 웹사이트 14th Conference of the International Bureau of Weights and Measures http://www.bipm.fr/e[...] Bipm.fr 2012-03-27
_[8] 간행물 SI brochure 8th
_[9] 학술지 Rules and Style Conventions for Expressing Values of Quantities http://physics.nist.[...] 2009-07-02
_[10] 서적 Physics of continuous matter : exotic and everyday phenomena in the macroscopic world Institute of Physics 2005
_[11] 서적 Physics Palgrave Macmillan 2015
_[12] 서적 268-1992
_[13] 웹사이트 Gas Pressure Study Guide - Inspirit Learning Inc https://www.inspirit[...] 2024-02-11
_[14] 웹사이트 Thermal-FluidsPedia {{!}} Pressure (Thermodynamics) {{!}} Thermal-Fluids Central https://www.thermalf[...] 2024-02-11
_[15] 학술지 Einstein's gravity under pressure
_[16] 서적 Fluid Mechanics: With Engineering Applications McGraw Hill, Inc.
_[17] 서적 Fundamentals of Engineering: Supplied Reference Handbook NCEES
_[18] 서적 Soft Matter under Exogenic Impacts
_[19] 서적 Liquids Under Negative Pressure (Nato Science Series II) Springer 2002
_[20] 학술지 The Limiting Negative Pressure of Mercury in Pyrex Glass
_[21] 웹사이트 The Physics of Negative Pressure http://discovermagaz[...] Discover 2003-03
_[22] 서적 Elements of Physical Chemistry W. H. Freeman
_[23] 서적 Fluid Mechanics McGraw-Hill Inc.
_[24] 문서 Hewitt 251 (2006)
_[25] 백과사전 ブリタニカ国際百科事典【圧力】
_[26] 사전 広辞苑 第六版【圧力】
_[27] 서적 熱力学 現代的な視点から 培風館
_[28] 서적 熱力学の基礎I 東京大学出版会
_[29] 학술지
_[30] 학술지
_[31] 문서 SI 단위계에서의 압력의 단위