왜 모든 방향으로 기압이 발생합니까?

1. 다음은 일반적인 공기압 정의입니다.

기압은 위의 공기 분자의 무게로 인해 발생합니다. 작은 공기 분자조차도 약간의 무게가 있으며, 대기층을 구성하는 수많은 공기 분자가 총체적으로 많은 무게를 가짐으로써 아래에있는 모든 것을 누르게됩니다.

2. 그러나 내가 본 모든 출처는 공기 압력이 모든 방향에서 동일하다는 것을 나타냅니다.

1과 2는 모순되는 것처럼 보입니다.

관련 질문 :

왜 위의 기압이 우리를 분쇄하지 않습니까? 내가 지속적으로 주어지는 대답은 아래에서 동일한 기압이 균형을 유지한다는 것입니다. 그러나 차가 위에서 저를 쉬고 저를 짓밟 았다면, 아래에서 저를 누르는 다른 차는 그 압력을 완화시키지 못합니다-그것은 단지 느끼는 압력을 증가시킬 것입니다! 닫힌 벽장에 있고 벽 중 하나가 나에게 닿아 있고 반대쪽 벽도 나에게 눌려지면 두 번째 벽이 물건의 균형을 맞추지 않고 오히려 압력을 증가시킵니다. 느낄 것이다!

공기 압력이 모든 방향에서 동일한 이유는 무엇입니까?

압력이 위와 아래에서 같지 않은 경우 얇은 평평한 금속 조각에 어떤 의미가 있는지 상상해보십시오. 아래에서 위로 올리는 것보다 위에서 아래로 내리는 것보다 더 많은 압력이있을 것이며, 이는 순 힘과 동일합니다. 이 힘은 금속 조각을 아래쪽으로 가속하기 시작합니다. 평형이 없을 것입니다. 이제 금속 조각을 잊어 버리십시오. 그것 없이는 압력 구배에서 공기 분자가 아래로 쏟아져 나올 것입니다. 그들은 실제로 압력 구배를 균일화하고 움직임을 멈출 때까지 서두르 게됩니다.

왜 위의 기압이 우리를 분쇄하지 않습니까? 내가 지속적으로 주어지는 대답은 아래에서 동일한 기압이 균형을 유지한다는 것입니다.

이것은 정확하지 않습니다. 몸의 압력이 다른 구역의 압력은 단순히 위와 아래에서 동일하지 않습니다. 오히려 몸 전체가 주변과 같은 압력을받습니다. 차이점을 이해하려면 공기 중 일부를 비울 수있는 탱크 (진공 탱크)를 고려하십시오. 탱크에 주위와 동일한 압력으로 공기가 가득 차면 뚜껑을 쉽게 제거 할 수 있습니다. 용기를 밀봉 할 경우 공기 중 일부를 펌핑 한 다음 뚜껑을 제거하려고 시도하면 매우 단단히 고정되어 있음을 알 수 있습니다. 내부와 외부의 압력 구배로 인해 뚜껑에 강한 힘이 있기 때문입니다.

몸이 대기압에 있다는 사실은 실제로 그것이 작동하는 방식에 매우 중요합니다. 압력이 0에 가까운 우주선에서 버려 질 경우, 모든 가스 (산소가 중요한 가스)가 몸의 체액에서 증발합니다.

공기 분자는 표면에 부딪 히고 반사되는 공기 분자에 의해 신체 표면에 가해집니다. 이러한 반사 (각각 초당 1 회 발생)는 표면에 약간의 충격을 전달합니다. 이는 거시적으로 (면적당) 영구적 인 힘을 의미합니다. 왜 공기 분자가 항상 튀고 부딪 치는가? 공기가 크게 움직이거나 ( "바람") 불규칙적으로 튀어 오거나 ( "온도") 바뀔 수 있습니다. 후자의 움직임은 선호되는 방향을 알지 못하므로 테스트 표면의 방향에 관계없이 압력이 동일합니다. 순 움직임 (바람)이 없다는 사실은 전면과 같은 얇은 표면의 뒷면에 동일한 힘이 작용하므로 (순력이 없음) 표현됩니다.

그렇다면 기압은 어떻게 우리보다 공기의 무게와 관련이 있습니까? 에서는 equilibrum 가상의 수평면 아래에 공기 압력에 의한 힘이 중량 같은지, whoich 수단 "대신에"위의 공기 열을 유지하는 것이 충분하다. 우리는 항상 평형을 가질 필요는 없지만, 그렇지 않으면 평형에 도달 할 때까지 힘을 줄이면서 가속과 움직임이 발생합니다.

나는 질문을 조금 나누고 뭔가를 놓친 경우 의견을 남기려고했습니다.

기압은 위의 공기 분자의 무게로 인해 발생합니다.

이것은 실제로 맞습니다. 기압은 그 위에있는 공기의 양에 비례합니다. 해수면보다 산이 적습니다. 다이어그램은이를 실용적으로 보여줍니다.

기압은 모든 방향에서 동일합니다.

이것은 또한 사실이다 : 그것은 모든 방향으로 똑같이 밀릴 것이다. 동일하지 않으면 평형에 도달하려고 시도합니다. 공기 분자는 지구를 향해 끌어 당기는 중력 (압축)과 다른 분자의 힘에 의해 영향을받습니다.

출처

그러나 내가 본 모든 출처는 공기 압력이 모든 방향에서 동일하다는 것을 나타냅니다.

대기의 작은 부분에 대해서는 이것이 사실입니다. 모든 방향에서 동일한 힘이 작용할 것입니다.

1과 2는 모순되는 것처럼 보입니다.

예를 들어, 작은 입방체 용기의 경우 바닥이 위쪽보다 공기보다 약간 높은 압력을 가지며 압력이 약간 높아지기 때문에 매우 작은 차이가 있습니다. 그러나 고도에 따른 압력 감소는 상자 안팎에서 발생합니다. 일반적으로 압력 차이는 거의 모든 응용 분야에서 무시할 수 있습니다.

압력은 공식으로 주어집니다.

${P = {\rho}gh}$

어디:

• ${\rho}$ = 밀도

• ${g}$ = 중력 상수

• ${h}$ = 높이 / 깊이

공기 및 물과 같은 유체의 상부 경계 아래의 임의의 지점 에서의 압력 은 유체 분자가 일정한 운동을하고 지속적으로 서로 충돌하기 때문에 모든 방향에서 균일하다. 유체의 양에 따라 유체의 깊이에 따라 압력이 증가하지만 수평면의 모든 지점은 동일한 압력을 갖습니다.

이것을 지각과 맨틀의 암석과 비교하십시오. 지각 응력을 무시하고 수직 방향의 압력은 여전히

${P = {\rho}gh}$

그러나 암석의 단단한 성질로 인해 분자가 빠르게 움직이지 않고 서로 충돌하지 않습니다. 결과적으로, 측면 방향의 압력은 수직 방향의 압력과 같지 않으며 암석의 압력 / 응력은 모든 방향에서 균일하지 않다.

이 소스 는 측면 압력 / 응력을 수직 압력 / 응력과 관련이있는 것으로 제공합니다.

${{\sigma}_h = k{\sigma}_v = k{\rho}gh}$

압력은 분자가 주변에 가하는 평균 외력입니다.

공기 분자가 튀는 모든 것을 때리는 경우 공기 분자가 양쪽으로 똑같이 바깥쪽으로 밀려 나옵니다. 그러나 무게가 언급했듯이 실제로는 위쪽으로 밀기보다 아래쪽으로 더 세게 밀립니다. 작은 공간에서 공기의 무게가 매우 작기 때문에이 차이는 대개 무시할 수 있습니다. 그러나이 차이가 없으면 풍선이 뜨지 않습니다. 이 작은 차이는 표면의 압력이 실제로 상당히 커질 때까지 대기에 더해집니다.

자동차가 당신을 뭉개 버릴 이유는 자동차가 고압으로 밀 때 동일한 압력으로 밀릴 때까지 표면을 안쪽으로 움직일 것입니다. 안타깝게도, 내부 압력이 증가하면 주변 공기보다 더 높은 압력에서 측면이 만들어 지므로 공기가 뒤로 밀리지 않기 때문에 측면이 찌그러집니다. 따라서 상단과 하단에서 또는 심지어 4면에서 밀어내는 것만으로는 충분하지 않습니다. 내압이 고압에 대해 편안하게 뒤로 밀릴 수 있으려면 코와 폐 내부를 포함하여 모든 방향에서 밀어야합니다.

두 문장 모두 맞습니다. 이 두 가지 진술이 어떻게 공존 할 수 있는지 이해하는 가장 좋은 방법은 가스 압력의 개념을 이해하는 것입니다.

압력을 이해하기 위해 가스 분자로 가득 찬 용기를 살펴 봅니다. 가스 분자는 고체 또는 액체처럼 전혀 작동하지 않습니다. 가스에서 분자는 서로 끌어 당겨지지 않으므로 물체와 다른 가스 분자로 튀는 극단적 인 속도로 날아갑니다. 이러한 충돌은 탄력적 이므로 충돌 중에 에너지가 손실되지 않습니다.

충돌이 발생할 때마다 분자간에 어떤 종류의 에너지 전달이 발생합니다. 그러나 거시적 수준에서는 너무 많은 충돌이 발생하여 평균적으로 에너지 전송이 0이됩니다. 가스 분자가 위의 용기에서 벽에 부딪 히고 있다고 상상해보십시오. 우리는 분자가 충돌 할 때 탄력 공처럼 튀어 나와 다른 방향으로 향한다는 것을 알고 있습니다. 벽은 또한 뉴턴의 2 번째 법칙 으로 인해 힘을 느낄 것 입니다. 그러나 컨테이너의 다른 쪽에서도 똑같은 일이 일어나고 있습니다. 실제로 컨테이너 외부에서도 동일한 일이 발생합니다. 이 모든 충돌은 힘을 가하지 만 서로 상쇄됩니다.

이제 이것을 첫 번째 deffinition에 적용하겠습니다. 언급했듯이 공기 압력은 위의 공기 분자의 무게로 인해 발생합니다. 가스 분자는 지구 표면을 향한 중력에 의해 끌립니다. 가스 분자가 지구 표면을 향해 당겨지면 다른 가스 분자에 부딪 히고 다른 방향으로 튕겨 나올 수 있습니다. 이제이 특정 충돌에서 첫 번째 분자가 두 번째 분자의 상단에 닿습니다. 이는 제 2 분자가 제 1 분자보다 훨씬 더 빠르게 하향 이동하게한다. 이것은 분자가 지구 표면을 튕길 때까지 반복해서 발생합니다. 이것이 첫 번째 정의가 도출되는 방식입니다. 열쇠는 이것이 가스 압력이므로 모든면에서 온 것임을 기억하는 것입니다.

누군가가 그 위에 수백 파운드의 공기가 있다고 들었을 때 어깨에 수백 파운드의 강판을 상상하기 때문에 이것은 이해하기 가장 어려운 개념입니다. 그렇게 생각하지 마십시오. 탄력 볼이 머리에 떨어지면 아래로 밀립니다. 그러나 그것이 그리워지면, 바닥에 치고, 튀어 오르고 두 힘이 서로를 취소합니다. 요령은 대기의 압력을 "느끼지"않는 분 단위로 너무 많은 충돌이 발생한다는 것을 인식하는 것입니다.

단단한 물체는 모든 방향에서 균일 한 힘을 견딜 수 있습니다. 달걀을 모든 방향에서 쥐어 짜면 달걀을 부술 수 없다고 들었습니까? 몸에도 같은 개념이 적용됩니다. 대기는 모든 방향에서 (폐 안에서도) 매우 강하게 밀고 있지만 모두 상쇄됩니다.

이와는 대조적으로 몇 개의 가스 분자가있는 스틸 드럼이 어떻게 될지 상상해보십시오.

이제 멋진 모습 임에도 불구하고 배럴의 측면도 붕괴됩니다. 이것은 공기 분자가 측면에서 밀려 나왔지만 내부에서 뒤로 밀릴 것이 없다는 것을 의미합니다. 우리는 내압 배럴에서 대기가 강철 드럼을 구기도록 충분한 힘으로 우리를 압축하고 있음을 알 수 있습니다. 그러나이 압력은 모든 방향에서 가해지기 때문에 힘이 상쇄되고 우리는 아무것도 느끼지 않습니다.

누군가가 그 이유를 이해하는 데 도움이 될 수 있도록 이해를 추가하고 싶습니다. 이러한 상황에서 모든 측면에서 압력이 발생하는 이유는 평형 상태의 유체 특성 때문입니다. 대기에서, 예를 들어, 위에서 "가중치"된 공기 분자는 가능하다면 공기 기둥의 측면을 짜낼 것이다. 물론 인접한 공기 기둥 이 동일한 힘을 받고 있기 때문에 더 나쁘지 않습니다. 가스 분자는 모든 방향에서 활력 이 있습니다. 즉, 압력의 차이가 움직임 (바람)을 생성하므로 평형 상태 인 경우 유체 압력이 한 방향으로 존재할 수 없습니다 .

당신이 느끼는 수평 압력을 알기 위해 당신 위에 유체의 무게 (공기, 바다 등)를 사용하는 이유는 당신이 평형 아래에 있다고 가정하기 때문에 위의 이유들로부터 "수평"압력은 "수직"압력과 같습니다.

내가 좋아하는 또 다른 직감은 공압 피스톤의 아이디어입니다. 유체가 포함 된 실린더는 파열되지 않도록 강력해야합니다. 유체를 금속 막대로 교체하고 대신 피스톤 힘을 가하면 실린더 벽에 아무 느낌이 없습니다.