P = ρ·g·h 공식으로 유체 속 깊이에서의 압력을 계산합니다. 유체 밀도와 깊이를 입력하면 유체 기둥에 의한 게이지 압력과 표면 압력을 더한 절대 압력을 구할 수 있습니다.
입력
유체의 밀도입니다. 담수는 1000 kg/m³, 해수는 약 1025 kg/m³, 수은은 약 13,600 kg/m³입니다.
유체 표면 아래의 수직 깊이입니다. 용기의 모양이나 너비가 아닌 깊이만이 압력에 영향을 줍니다.
상수
결과
값을 입력하면 계산 결과가 표시됩니다.
유체 기둥만에 의한 압력으로 P = ρ·g·h이며, 표면 압력 대비 상대적인 값입니다.
세부 정보
표면 압력을 포함한 전체 압력입니다. P_abs = P₀ + ρ·g·h.
정수압
수영장 바닥까지 잠수하면 위에 있는 물의 압박을 귀로 느낍니다. 이것이 정수압입니다 — 유체가 자체 무게 때문에 가하는 압력입니다. 정수압은 깊이에 따라 꾸준히 증가하며, 어느 지점에서의 압력은 깊이, 유체 밀도, 중력에만 의존합니다: . 이 계산기는 유체 기둥에 의한 게이지 압력과, 표면 압력을 더한 절대 압력을 모두 계산합니다.
깊이에 따라 압력이 증가하는 이유
유체의 모든 층은 그 위에 있는 유체의 무게를 지탱해야 합니다. 깊어질수록 머리 위 유체가 많아지므로 압력이 커집니다. 유체는 압력을 모든 방향으로 균등하게 전달하므로, 결과는 수직 깊이에만 의존하며 용기의 모양이나 전체 유체량과는 무관합니다. 가는 수직 관과 거대한 저수지를 같은 높이로 채우면 바닥에서의 압력은 정확히 동일합니다.
공식
물리량
기호
의미
게이지 압력
유체 기둥에 의한 압력,
유체 밀도
유체의 밀도
중력
중력 가속도
깊이
표면 아래 깊이
절대 압력
게이지 압력은 표면 대비 상대적인 값이며, 절대 압력은 표면 압력 를 더한 값입니다. 열린 용기의 경우 는 일반적으로 1기압()입니다.
이것이 게이지 압력으로, 거의 정확히 1기압에 해당합니다. 표면을 누르는 대기압을 더하면 절대 압력은 , 즉 약 2기압이 됩니다. "10 m 잠수할 때마다 압력이 1기압씩 늘어난다"는 경험칙이 여기서 나옵니다.
게이지 압력과 절대 압력
게이지 압력은 주변 공기를 기준으로 측정하므로 열린 표면에서 0을 나타냅니다. 절대 압력은 진공을 기준으로 하므로 표면에서 대기압과 같습니다. 어떤 값이 필요한지는 문제에 따라 다릅니다. 부력이나 수심 게이지는 게이지 압력을 사용하며, 기체 법칙이나 밀폐·진공 공간이 관련된 경우에는 절대 압력이 필요합니다. 이 계산기는 두 값을 모두 제공합니다.
한계
이 공식은 밀도가 일정한 단일 유체가 정지해 있다고 가정합니다. 액체의 경우 일반적인 깊이에서는 잘 성립하지만, 기체는 압축되고 대기는 높이에 따라 희박해지므로 작은 고도 변화에서만 가 근사적으로 유효합니다. 심해에서는 물의 밀도가 압력에 의해 약간 증가하므로 실제 압력이 이 추정치보다 다소 높습니다. 또한 유체의 움직임은 고려하지 않습니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
정수압 공식은 무엇인가요?
유체 기둥에 의한 압력은 P = ρ·g·h입니다. 여기서 ρ는 유체 밀도, g는 중력 가속도, h는 표면 아래 깊이입니다. 이것이 게이지 압력, 즉 유체에 의해 추가되는 압력입니다. 절대 압력은 게이지 압력에 표면에 이미 작용하는 압력(보통 1기압)을 더한 값입니다: P_abs = P₀ + ρ·g·h.
게이지 압력과 절대 압력의 차이는 무엇인가요?
게이지 압력은 주위 대기압을 기준으로 측정하므로, 열린 호수의 표면에서 게이지 압력은 0입니다. 절대 압력은 완전한 진공을 기준으로 측정하므로, 같은 지점에서 대기압(약 101 kPa)과 같습니다.
타이어 게이지는 게이지 압력을 표시하며, 기상 예보와 물리 문제에서는 절대 압력이 필요한 경우가 많습니다. 이 계산기는 두 값을 모두 제공합니다: 유체 기둥에 의한 게이지 값에 표면 압력을 더하면 절대 값을 얻습니다.
용기 모양이 아닌 깊이만 압력에 영향을 주는 이유는 무엇인가요?
정수압은 깊이, 유체 밀도, 중력에만 의존하며 용기의 너비나 유체의 총량과는 무관합니다. 같은 깊이로 채운 가는 관과 넓은 호수의 바닥에서 압력은 동일합니다. 이 "정수압 역설"은 압력이 유체를 통해 모든 방향으로 균등하게 전달되기 때문에 발생하며, 어떤 지점에서의 압력은 그 지점 위에 있는 유체의 높이만으로 결정됩니다.
물속에서 깊이가 증가할수록 압력은 얼마나 높아지나요?
담수에서는 1 m 깊어질 때마다 ρ·g ≈ 1000 × 9.81 ≈ 9,810 Pa, 즉 약 9.81 kPa씩 압력이 증가합니다. 10.3 m마다 약 1기압이 늘어나는 셈입니다. 따라서 수심 10 m에서 다이버가 느끼는 압력은 표면의 약 두 배(공기 1기압 + 물 1기압)이며, 20 m에서는 약 3기압의 절대 압력을 받습니다. 해수는 밀도가 조금 더 높아 10 m마다 1기압씩 증가하는 경향을 보입니다.
