圧力勾配は、内部または流体の境界に発生することができ、所与の方向の変化または圧力の差、で構成されています。次に、圧力は、流体（液体または気体）がそれを含む壁または境界に及ぼす、単位面積あたりの力です。
たとえば、水で満たされたプールでは、圧力が深さとともに増加するため、下向きの垂直方向に正の圧力勾配があります。深さ1メートル（またはセンチメートル、フィート、インチ）ごとに、圧力は直線的に増加します。
油の抽出では、圧力勾配は非常に重要な量です。出典：pixabay.com
ただし、同じレベルにあるすべてのポイントで、圧力は同じです。したがって、スイミングプールでは、水平方向の圧力勾配はゼロ（ゼロ）です。
石油産業では、圧力勾配が非常に重要です。穴の底の圧力が表面の圧力よりも高いと、オイルが出やすくなります。さもなければ、圧力差は、蒸気をポンピングまたは注入することによって、人工的に作成する必要があります。
流体とその興味深い特性
流体とは、その分子構造によって流体が流れることを可能にする任意の材料です。流体の分子をまとめる結合は、固体の場合ほど強くはありません。これにより、牽引力への抵抗を減らし、流れを妨げることができます。
この状況は、固体が固定された形状を維持することを観察することによって見ることができますが、流体は、すでに述べたように、それらを含むコンテナの程度に多少なりとも従います。
気体と液体はこのように動作するため、流体と見なされます。ガスは完全に膨張して、容器の容積を満たします。
一方、液体は一定の体積があるため、それほど到達しません。違いは、液体は非圧縮性であると見なすことができ、気体は非圧縮性であると見なすことができることです。
圧力下では、ガスは圧縮され、容易に適応し、利用可能なすべての体積を占めます。圧力が増加すると、その体積は減少します。液体の場合、その密度-その質量とその体積の間の商によって与えられる-は、圧力と温度の広い範囲にわたって一定のままです。
この最後の制限は重要です。実際には、ほとんどすべての物質が、特定の極端な温度と圧力の条件下で流体のように振る舞う可能性があるためです。
極端な状態と見なせる地球の内部では、表面で固くなっている岩が溶けてマグマになり、溶岩の形で表面に流れます。
圧力の計算
水またはその他の流体の柱によって容器の床に加えられる圧力を見つけるために、流体は次の特性を持つと見なされます。
- その密度は一定です
- 非圧縮性です
- 静的平衡状態（残り）
これらの状態の流体の柱は、それを含む容器の底に力を及ぼします。この力はその重量Wに相当します。
密度は通常、キログラム/立方メートル（kg / m 3）またはポンド/ガロン（ppg）で測定されます。
静水圧Pは、表面に垂直に作用する力とその面積Aの間の商として定義されます。
圧力=力/面積
流体柱の体積V =底面の面積x柱の高さ= Azを代入すると、圧力方程式は次のようになります：
圧力はスカラー量であり、国際測定システムの単位はニュートン/メートル2またはパスカル（Pa）です。イギリスのシステムの単位は、特に石油産業で広く使用されています。ポンド/平方インチ（psi）。
上記の方程式は、密度の高い液体ほど圧力が大きくなることを示しています。そして、圧力がかかる表面が小さいほど、圧力は大きくなります。
流体カラムの体積V =底面の面積xカラムの高さ= Azを代入することにより、圧力方程式は簡略化されます：
上記の方程式は、密度の高い液体ほど圧力が大きくなることを示しています。そして、圧力がかかる表面が小さいほど、圧力は大きくなります。
圧力勾配を計算する方法は？
方程式P =ρgzは、流体柱の圧力Pが深さzとともに直線的に増加することを示しています。したがって、圧力の変化ΔPは、深さの変化Δzに次のように関連付けられます。
密度換算係数
英語システムの単位は、石油産業で広く使用されています。このシステムでは、圧力勾配の単位はpsi / ftまたはpsi / ftです。他の便利な単位はバー/メーターです。ガロンあたりのポンドまたはppgが密度に広く使用されています。
流体の密度と比重の値は、温度と圧力のさまざまな条件に対して実験的に決定されています。それらは値の表で利用可能です
異なる単位系の間の圧力勾配の数値を見つけるには、密度から勾配に直接つながる変換係数を使用する必要があります。
変換係数0.052は、石油業界で使用されており、密度はppgから圧力勾配はpsi / ftです。このようにして、圧力勾配は次のように計算されます。
参考文献
- Serway、R.、Jewett、J.（2008）。科学と工学のための物理学。ボリューム2。メキシコ。Cengage Learning Editors。367-372。
- まあ制御学校マニュアル。第01章圧力の原則。