1. 절대 압력, 대기 압력, 계기 압력 간의 관계
ㅇ 계기 압력 (Gauge Pressure) 이란?
- 절대 압력 (absolute pressure) 과 공기 압력(대기압, atmospheric pressure) 간의 차이
. 대기압에 더해진 추가적인 압력량
.. 즉, 대기 속에서 느껴지는 압력
ㅇ 계기 압력 = 절대 압력 - 대기 압력
- 대부분의 압력 측정 장치들은, 대기 중에 영(0)으로 읽히도록, 보정됨
- 절대 압력, 대기 압력, 계기 압력 모두 양의 값을 갖음
- 만일, 절대 압력이 대기압 보다 낮으면, 계기 압력이 영(0) 이하 음(-)을 갖는, 진공 상태임
. 통상, 대기압 보다 낮은 압력 (대기압 - 절대 압력)을, 진공 압력 (vacuum pressure)이라고함
2. 기압, 대기압, 공기 압력 (Atmospheric Pressure, Barometric Pressure, Air Pressure)
ㅇ 대기의 압력 (공기 무게에 의한 지구 대기의 압력)
ㅇ 기압 단위 : [bar], [Pa], [N m-2], [mmHg], [torr], [atm]
- 1 [Pa] = 1 [N/㎡] = 1 [㎏/m s2]
※ 표준 대기 상태 (ISO 표준 기압, 표준 대기압) (Standard Atmosphere) : [bar]
- 일반 조건
. 위도 : 40˚, 높이 : 해수면, 온도 : 15˚C (59˚F)
. 연 평균 밀도 : 공기 1.23 [㎏/㎥]
- 연 평균 압력 (기압) : 1 [bar] = 101,325 [Pa] (= 14.7 [psi]) (표준 단위)
. 1 [bar] = 101,325 [Pa] = 101.325 [kPa] = 1,013 [hPa]
. 1 [bar] ≒ 1 [atm] ≒ 1기압 = 760 [torr] = 760 [mmHg] ≒ 101 [kPa]
= 14.7 [psi(Pound per Square Inch)]
- 과거에는, 평균 대기압이라하여, (비 표준 단위)
. 수은 무게 등을 이용한 측정 평균값을, 1 [기압] 또는 1 [atm] 등이라고 하였음
※ 지상 일기도 (기상예보 등)에서는, 기압 단위로써, 헥토 파스칼 (hPa, hecto pascal)을 주로 씀
- 1 [hPa] = 100 [Pa (Pascal)]
※ [참고] ☞ 기압계 (Barometer) 참조
3. 기압 공식, 기압 방정식
ㅇ 균일 밀도를 갖는 정지 유체 내 압력 방정식
- [# p = p_0 + ρg h #]
. p: 길이 h 에서의 절대압력, p0 : 유체 표면 압력, ρ : 액체 밀도,
g : 중력 가속도, h : 깊이
ㅇ 높이에 따라 공기 밀도가 변화는 경우의 압력 방정식 (Barometric Pressure Formula)
- 가정 : 온도가 고도에 따라 변하지 않고 일정, 중력가속도도 일정
- 기압 방정식
[# \frac{dp}{dh} = - \frac{gρ_o}{p_o}h \\
\qquad p(h) = p_o e^{-\frac{ρ_og}{p_o}h} \\
\qquad ρ(h) = ρ_o e^{-\frac{ρ_og}{p_o}h} #]