ゲージ圧と絶対圧：圧力の測り方

ゲージ圧と絶対圧：圧力の測り方

身近な圧力、ゲージ圧

私たちは普段の生活の中で、空気の存在を意識することはあまりありません。しかし、空気にも重さがあり、その重さによって私たちは何気なく圧力を受けています。これが大気圧と呼ばれるもので、地球上では約1気圧という圧力が常に加わっています。この圧力は、地球を包む大気の層によって生み出されており、地上から上空に行くほど大気の層は薄くなるため、気圧も低くなるという特徴があります。
さて、私たちが普段目にする圧力計は、この大気圧を基準とした圧力を示しています。これをゲージ圧と呼びます。例えば、自転車のタイヤに空気を入れる際、圧力計が示すのはタイヤ内の空気圧が大気圧よりどれだけ高いかという値です。タイヤ内の空気圧が2気圧であれば、ゲージ圧は1気圧となります。ゲージ圧は、基準となる大気圧より圧力が高い場合は正圧、低い場合は負圧と表現されます。例えば、掃除機は内部の空気を排気することで負圧を作り出し、ゴミを吸い込んでいます。このように、ゲージ圧は私たちの身の回りで広く利用されており、様々な場面で重要な役割を担っています。

完全真空を基準とした絶対圧

圧力の表し方には、基準となる圧力の違いによって2つの方法があります。私たちが普段、「圧力」という言葉を使い、空気入れでタイヤの空気圧を測ったり、血圧を測定したりする際に用いるのは、大気を基準とした「ゲージ圧」と呼ばれるものです。タイヤの空気圧が「250 kPa」と表示されている場合、これは大気圧よりも250 kPa高い圧力であることを意味します。

一方、完全に空気がない状態、つまり真空を基準とした圧力を「絶対圧」と呼びます。この絶対圧は、常に正の値をとります。ゲージ圧と絶対圧の関係は、「絶対圧＝ゲージ圧＋大気圧」という式で表されます。つまり、大気圧の値を測定し、その値にゲージ圧の値を足し合わせることで、絶対圧を求めることができます。

例えば、大気圧が100 kPaで、タイヤのゲージ圧が250 kPaだった場合、タイヤ内の絶対圧は350 kPaとなります。しかし、大気圧は天候などによって変動するため、正確な絶対圧を求めるには、その都度、精密な大気圧の測定が欠かせません。

圧力の単位表記

物を押す力である圧力を表す単位には、国際単位系(SI単位)としてパスカル(Pa)が用いられます。パスカルは、１平方メートル(㎡)あたりに１ニュートン(N)の力が作用する圧力を示します。
しかし、圧力の値は、基準とする圧力の違いによって変化します。一般的に用いられる圧力には、大気圧を基準としたゲージ圧力と、完全な真空状態を基準とした絶対圧力の二種類があります。
ゲージ圧力は、私たちが普段目にする圧力計などで示される圧力で、大気圧をゼロとして測定されます。一方、絶対圧力は、一切の圧力がかかっていない状態をゼロとして測定されるため、ゲージ圧力に大気圧を加えた値となります。
同じ圧力であっても、基準とする圧力の違いによって異なる値となり、単位も区別する必要があります。ゲージ圧力は「PaG」、絶対圧力は「PaA」と表記することで、混乱を防ぎます。このように、圧力の表記には、単位だけでなく、基準となる圧力にも注意することが重要です。