この計算ツールでできること
「水深から求める水圧計算ツール」は、水面からある深さに沈んだ点に流体が及ぼす圧力を求めます。静水圧の公式を使い、水面を押す大気圧と、その点より上にある水柱の重さによる圧力を合算して計算します。これは世界共通で成り立つ物理法則に基づくため、ダイバーや技術者、水槽(アクアリウム)の設計者、学生、さらには水中構造物に携わるあらゆる方にお使いいただけます。
使い方
水面からの深さ(メートル)、流体の密度(淡水なら1000 kg/m³、海水ならおよそ1025 kg/m³)、その場所の重力加速度(地球上では9.81 m/s²)、そして水面での大気圧(海面上では101,325 Pa)を入力してください。本ツールは絶対圧をパスカル(Pa)で表示するほか、キロパスカル(kPa)や気圧(atm)への便利な換算値、さらにゲージ圧(水だけによる圧力分)も算出します。
公式の解説
基本となる関係式は $$P = \text{P}_{atm} + \rho \cdot g \cdot h$$ です。ここで\(P\)は絶対圧、\(\text{P}_{atm}\)は水面での大気圧、\(\rho\)は流体の密度、\(g\)は重力加速度、\(h\)は深さを表します。\(\rho g h\) の項が静水圧(ゲージ圧)にあたり、深さに比例して増えていきます。淡水では1メートル深くなるごとに圧力が約9,810 Pa(およそ0.097 atm)ずつ上昇するため、深さの影響が一気に大きくなります。
計算例
ダイバーが淡水の水深10 mにいる場合を考えます。\(\rho = 1000\ \text{kg/m}^3\)、\(g = 9.81\ \text{m/s}^2\)、\(h = 10\ \text{m}\) とすると、ゲージ圧は $$1000 \times 9.81 \times 10 = 98{,}100\ \text{Pa}$$ になります。これに大気圧101,325 Paを足すと絶対圧は199,425 Pa となり、約199.4 kPa、おおよそ1.97気圧(atm)に相当します。
よくある質問
ゲージ圧と絶対圧の違いは? ゲージ圧は大気圧を考慮せず、水柱だけによる圧力(\(\rho g h\))を測ります。絶対圧は、それに大気圧を上乗せした値です。
容器の形や表面積は影響しますか? いいえ。静水圧は深さ・流体の密度・重力だけで決まり、容器の形状や幅には左右されません。
海水でも使えますか? 使えます。一般的な海水では密度を約1025 kg/m³に設定してください。淡水よりわずかに高い圧力になります。