Atmospheric Pressure, Barometric Pressure, Standard Atmosphere   기압, 대기압, 표준 기압

(2021-07-16)

Gauge Pressure, 계기 압력, Standard Atmosphere State, 표준 대기 상태, Barometer, 기압계

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)

  ㅇ 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 압력공기 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 탄성금속판(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} #]


[유체 상태량] 1. 밀도 2. 비중 3. 섭씨,화씨 온도 4. 점성,점도 5. 압력 6. 기압
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