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圧力や真空度の測定のため、多くの技術が開発された。この記事では圧力計や真空計を始めとする圧力測定の技術について解説する。

圧力計の一種「マノメーター」は、通常は大気圧付近の圧力を測るのに使われる。普通はマノメーターと言えば、中空の管に液体を入れて静水圧を測る器具を差すことが多い。

真空計は真空に近い圧力を測る装置である。一般的な真空を測る装置と超真空(, 一般に10^-7パスカル以下)を測る装置の大きく2つに分類できる。いくつかの装置を組み合わせることにより、10³パスカルから10^-7パスカルまでの真空度を連続的に測定することもできる[外部リンク] www.vacgen.com Introduction. Accessed 15 April 2006. このページには単位が「10mbarから10e^-11mbar」とmbarで記載されている。。

なお、ゲージ(gauge)とは計測器全般を指す語であるが、日本で単に「ゲージ」と言う場合には圧力計を指す場合も多い。

◆ 絶対圧とゲージ圧

圧力は本来は完全な真空(絶対真空)を基準とする物理量であるが、実用的には基準となる圧力の値=基準圧(reference pressure)を0として表示する。日常的には大気圧を0(基準圧)として扱うことが多い。例えばタイヤ圧などは大気圧を0としている。この他にもさまざまな基準を取ることがあり、主として次の3つに分類できる。

・絶対圧(absolute pressure)とは、絶対真空を0として表示する圧力である。

:ゲージ圧p_Gに大気圧p₀を足すと絶対圧p_Aになる。すなわち、 $p\_A\; =\; p\_G\; +\; p\_0$

・ゲージ圧(gauge pressure)とは、大気圧を0として表示する圧力である。値がプラスである場合を正圧(せいあつ、)、値がマイナスとなる場合を負圧(ふあつ、)といい、負圧は普通は表示されない(マイナス値を表示できない装置が多い)。

:絶対圧p_Aから大気圧p₀を差し引くとゲージ圧p_Gになる。すなわち、 $p\_G\; =\; p\_A\; -\; p\_0$

・差圧(differential pressure)とは、2点の圧力の差である。

何をもって基準圧(0点)として扱っているかは省略されることも多く、その場合には前後の文脈から読み取る必要がある。タイヤ圧()、血圧はゲージ圧で表示される。気象学上の気圧や高い真空度は絶対圧で表示される。差圧は工業用生産機器で使われる。差圧計には差込口が2つ付いており、差圧を測りたいそれぞれの環境に繋がれている。そして、何らかの方法でその差を計算して表示するようになっているので、観測者がいちいち2点の圧力の引き算をしなくて済む。真空度には絶対圧が使われる場合とゲージ圧が使われる場合の両方がある。真空度26 inHg gaugeを絶対圧で表すと、30 inHg(一般的な1気圧)- 26 inHg = 4 inHgである。

海面での1気圧はおよそ100キロパスカルであるが、高度や天気で変化する。そのため、絶対圧が変わらなくても、周囲の気圧が変わればゲージ圧は変化する。例えば車で山に登ると、タイヤ圧は上がる。標準圧力は101.325キロパスカルまたは100キロパスカルと定義されているが、多くの圧力計は、構造上、表示値が周囲の気圧の影響を受け、特に高度が大きい場所では表示が不正確になる。

◆ 単位

◇ パスカル(Pa)

圧力の国際単位系の単位はパスカル(pascal、Pa)である。1パスカルとは1平方メートルに1ニュートンの力がかかることを意味し、1 Pa = 1 N?m^-2 または 1 kg?m^-1?s^-2である。パスカルが圧力の単位とされたのは1971年である。何を圧力0とするかは単位の後に括弧書きで記される。例えば絶対圧とする場合には 101 kPa (abs)のように書く。

◇ PSI

アメリカとカナダでは、単位PSI(重量ポンド毎平方インチ)も使われており、特に自動車分野でよく使われる。末尾の文字が何を圧力0とするかを表し、psiaは絶対圧、psigはゲージ圧、psidは差圧を意味する。ただしアメリカ国立標準技術研究所はこれを推奨していない[外部リンク]http://physics.nist.gov/Pubs/SP811/sec07.html#7.4。

◇ 液柱単位(mmHg, mmAqなど)

圧力を液柱で測ることも多いため、圧力をある種の液体の高さで表現することがある。水銀や水が使われることが多く、目にすることが多い単位はmmHg, toll(=mmHg), in.Hg, mmAq., in.H₂Oなどである。水銀は密度が高いために小さな液柱で済む利点があり、水は利用が簡単なので良く使われた。

ただし、液柱で測った圧力は不正確である。流体密度や重力加速度は条件で変化するし、その他の要因も影響するためである。(「流体」とは液体と気体を合わせた言葉。)そのため今日では、これらの単位はSI単位にあわせた厳密な定義がなされている。

多くの工業・工学分野ではすでに使用が廃止されているが、特定の分野ではまだよく使われている。血圧は世界のほとんどで水銀ミリメートル(mmHg)で表されるし、肺圧は水柱センチメートル(cmH₂O)で表すことが多い。天然ガスパイプラインの圧力は未だに水柱圧で表されることも多く、例えば10"WC(水柱10インチ、WCはWater Columnの略)のように表される。真空システムでは、torrもまだ一般的である。tollは絶対圧を、inHgはゲージ圧を表すことが多い。

気体の圧力は通常キロパスカル (kPa) かメガパスカル (MPa) で表すが、気象学ではそうではない。日本を始めとする多くの国ではヘクトパスカル (hPa) あるいはミリバール (mbar) が良く使われる(但し日本では1992年よりヘクトパスカルに切り替えられた)。アメリカやカナダの工業では、応力の表現に重量キップを使うことも多い(応力の単位も圧力の単位と同じになる)。

◇ 非SIのメートル法の単位

かつて標準だったCGS単位系では、圧力の基本単位はバリ(Ba)と呼ばれ、それは1 dyn?cm^-2である。また、一時期使われたこともあったMTS単位系では、圧力の基本単位はピエーズ(pieze)であり、それは1ステーヌ/m²である。

その他にも、さまざまな組み合わせ単位が使われる。mmHg/cm?、grams-force/cm?などである。重量を力と見なしたkg/cm?、g/mol2といった単位が使われることもある(現代では力を意味するfを付けてkgf/cm?のように表される)。 ただし、重量を力を見なした表記はSIでは認められていない。日本では気体の圧力などでkg(f)/cm?が多く使用されていたが、1998年よりパスカルに切り替えられた。

◆ 動圧

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