1. 절대 압력, 대기 압력, 계기 압력 간의 관계
ㅇ 절대 압력 p = 대기 압력 p + 계기 압력 p
- 만일, 절대 압력이 대기압 보다 낮으면,
. 계기 압력이 영(0) 이하 음(-)을 갖는, 진공(Vacuum) 임
2. 기압 또는 대기압 (Atmospheric Pressure, Barometric Pressure, Air Pressure)
ㅇ 대기의 압력 (공기 무게에 의한 지구 대기의 압력)
- 기압 단위 : [bar], [Pa], [N m-2], [mmHg], [torr], [atm]
. 1 [Pa] = 1 [N/㎡] = 1 [㎏/m s2]
※ 표준 대기 상태 (ISO 표준 기압/대기압) (Standard Atmosphere) : [bar]
- 조건 : 위도 => 40˚, 높이 => 해수면, 온도 => 15˚C (59˚F)
- 연 평균 밀도 : 공기 1.23 [㎏/㎥]
- 연 평균 압력 : 101,325 [Pa] (= 14.7 [psi])
- 기압 단위 (표준 단위) : 1 [bar] = 101,325 [Pa]
. 과거에는 평균 대기압이라하여, 1 [기압] 또는 1 [atm]이라고 하였음 (비 표준단위)
. 1 [bar] ≒ 1 [atm] = 760 [torr] = 760 [mmHg] = 14.7 [psi(Pound per Square Inch)]
※ 지상 일기도에서는, 헥토 파스칼 (hPa,hecto pascal)을 주로 씀
- 1 [hPa] = 100 [Pa(Pascal)]
※ 기압계(Barometer)의 발명 (1963년) : 토리첼리
- 수은이 담긴 접시 속에 속이 비고 투명한 기둥관이 거꾸로 세워진 형태
- Evangelista Torricelli (1608~1647) : 이탈리아 수학자,물리학자, 갈릴레오의 제자
3. 계기 압력 (Gauge Pressure)
ㅇ 절대 압력과 공기 압력(대기압) 간의 차이
- 대기압에 더해진 추가적인 압력량
. 즉, 대기속에서 느껴지는 압력
4. 기압계 (Barometer)
ㅇ 수은 기압계 (Mercurial Barometer)
- 대기압과 수은주 압력이 서로 균형일 때, 수은주 높이로 대기압을 재는 압력계
- 토리첼리(1608~1647)가 1643년 발견한 거꾸로 세운 수은 관에 의한 기압계
ㅇ 아네로이드 기압계 (Aneroid Barometer)
- 작고 신축성 있는 금속 상자 내 부피 상자의 부피 변화를 지렛대로 연결하여 기압 지시
. 내부가 진공인 얇은 금속 용기가 기압 변동으로 부피가 변형되면,
. 이에 부착된 얇은 탄성의 금속판(다이어프램)이 지렛대로 연결되어 기압 지시
5. 기압 공식, 기압 방정식
ㅇ 균일 밀도를 갖는 액체 내에서 압력 방정식
- [# p = p + ρg h #]
. p: 길이 h 에서의 절대압력, p : 액체 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} #]