どうして全方向の気圧が高いのですか？

1. 空気圧の一般的な定義は次のとおりです。

空気圧は、上の空気分子の重量によって引き起こされます。小さな空気分​​子でさえある程度の重量があり、大気の層を構成する膨大な数の空気分子が集合的に大きな重量を持ち、それが下にあるものを押し下げます。

2. それでも、私が見たすべての情報源は、空気圧がすべての方向で等しいと述べています。

1と2は矛盾しているようです。

関連する質問：

なぜ上からの空気圧が私たちを押しつぶさないのですか？私が一貫して与えられると思う答えは、下からの等しい空気圧がそれをバランスさせるということです。しかし、車が上から私に寄りかかって私を押しつぶした場合、別の車が下から私に押し付けてもその圧力は緩和されません-それは私が感じる圧力を高めるだけです！囲まれたクローゼットの中にいて、壁の1つが私に押し付けられ、反対側の壁も私に押し付けられた場合、2番目の壁は物の「バランスをとる」のではなく、圧力を増加させるだけです。感じるだろう！

空気圧が全方向で等しいのはなぜですか？

上下の圧力が等しくない場合、薄い平らな金属片の意味を想像してください。下から押し上げるよりも上から押し下げる方が、正味の力に相当する圧力がかかります。この力は金属片を下方に加速し始めます。平衡はありません。今、金属片を忘れてください。それがなければ、圧力勾配から急降下する空気分子があるでしょう。彼らは実際に、圧力勾配を均等にして動きを止めるまで急降下するでしょう。

なぜ上からの空気圧が私たちを押しつぶさないのですか？私が一貫して与えられると思う答えは、下からの等しい空気圧がそれをバランスさせるということです。

これはまったく正しくありません。圧力は上下から単純に等しくなく、身体は異なる圧力のゾーンです。むしろ、あなたの体全体は周囲と同じ圧力にあります。違いを理解するには、空気の一部を排出できるタンク（真空タンク）について考えてください。タンクが周囲と同じ圧力の空気で満たされている場合、蓋は簡単に取り外すことができます。容器を密閉したら、空気の一部を排出し、蓋を外そうとすると、非常にしっかりと詰まっていることがわかります。これは、内側と外側の間の圧力勾配によって引き起こされる蓋に強い力があるためです。

あなたの体が大気圧にあるという事実は、実際にそれが機能する方法にとって非常に重要です。圧力がゼロに近い宇宙船から投げ出されると、すべてのガス（酸素が重要なガス）が体内の液体から蒸発します。

空気圧は、表面に衝突して反射される空気分子によって身体の表面に作用します。これらの各反射（1秒間に数十億回発生する）は、表面に小さな衝撃を伝達します。これは巨視的には（単位面積あたりの）永久的な力を意味します。なぜ空気分子は常に跳ね返り、当たるのですか？空気が大きく動いている（別名「風」）か、不規則に跳ね返っている（別名「温度」）ためです。後者の種類の動きは、優先方向がわからないため、試験面の向きに関係なく圧力は同じです。正味の動き（風）がないという事実は、薄い面の裏側に前面と同じ力が作用するという事実によって表されます（したがって、正味の力はありません）。

それでは、どうして空気圧が私たちの上の空気の重量に関係するのでしょうか？equilibrum仮想水平面上に下からの空気圧による力が重量と等しいこと、whoich手段「に代えて」その上気柱を維持するだけで十分です。私たちは常に均衡をとる必要はありませんが、均衡をとらないと、力のストリンガーが加速と移動を引き起こします。

質問を少し分けてみましたが、何か見逃した場合はコメントをドロップします。

空気圧は、上の空気分子の重量によって引き起こされます。

これは確かに正しいです。空気圧は、その上にある空気の量に比例します。高い山では、海面よりも空気圧が低くなります。図はこれを実際に示しています。

空気圧はすべての方向で等しくなります。

これも事実です。すべての方向に等しくプッシュされます。それが等しくない場合、均衡に到達しようとします。空気分子は、重力によって地球に向かって引き寄せられる（圧縮する）力と、他の分子の力によって押し出されます。

ソース

それでも、私が見たすべての情報源は、空気圧がすべての方向で等しいと述べています。

大気中の少しのポイントについては、これは本当でしょう。すべての方向に均等な力が作用します。

1と2は矛盾しているようです。

たとえば、小さな立方体のコンテナでは、上部の空気よりも上部の空気のほうがわずかに高い圧力になり、圧力がわずかに高くなるため、非常に小さな違いがあります。ただし、高度に伴う圧力の低下は、ボックスの内側と外側の両方で発生します。一般に、圧力差はほとんどすべてのアプリケーションで無視できます。

圧力は式で与えられ、

${P = {\rho}gh}$

どこ：

• ${\rho}$

• ${g}$

• ${h}$

空気や水などの流体の上部境界より下の任意の点での圧力は、流体分子が絶え間なく動き続けて互いにぶつかり合うため、すべての方向で均一です。圧力は、その上の流体の量のために、流体の深さとともに増加しますが、水平面上のどのポイントも同じ圧力になります。

これを地球の地殻とマントルの岩と比較してください。地殻応力を無視すると、垂直方向の圧力は依然として

${P = {\rho}gh}$

しかし、岩は固体であるため、分子は急速に動いておらず、互いにぶつかり合うことはありません。その結果、横方向の圧力は垂直方向の圧力と等しくなく、岩石の圧力/応力はすべての方向で均一ではありません。

このソースは、垂直方向の圧力/応力に関連する側面圧力/応力を与えます。

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

圧力は、分子が周囲に及ぼす平均的な外向きの力です。

空気分子がすべてにぶつかって跳ね返る場合を考えると、それらは等しく外側に押し出されますが、あなたが言及したように、それらの分子は実際に上方に押すよりも強く下方に押します。小さなスペースの空気の重量は非常に小さいため、この差は通常無視できます。ただし、この違いがなければ、バルーンは浮かびません。このわずかな違いが大気中に蓄積され、ここで表面の圧力が実際にかなり大きくなるまで続きます。

車があなたを押しつぶす理由は、車が高い圧力で押し下げられると、同じ圧力で押し戻されるまで表面を内側に動かすからです。残念なことに、あなたの内圧が増加すると、周囲の空気よりも高い圧力であなたの側面が作られるので、空気が強く押し戻されないため、あなたの側面は押しつぶされます。そのため、単に上下から、または4つの側面から押し出すだけでは不十分です。内圧が高い圧力に快適に押し戻されるようにするには、鼻の上や肺の内側など、あらゆる方向から押されなければなりません。

両方のステートメントが正しいです。これらの2つのステートメントが共存する方法を理解する最良の方法は、ガス圧の概念を理解することです。

圧力を理解するために、ガス分子で満たされた容器を見てみましょう。気体分子は、固体や液体のようにはまったく動作しません。気体では、分子は互いに引き付けられないため、物体や他の気体分子に跳ね返って極端な速度で飛び回ります。これらの衝突は弾性であるため、衝突中にエネルギーが失われることはありません。

衝突が発生するたびに、分子間で何らかのエネルギー伝達が行われます。ただし、巨視的なレベルでは、非常に多くの衝突が発生しているため、平均して伝達されるエネルギーはゼロになります。ガス分子が上の容器の壁にぶつかろうとしていると想像してください。分子が衝突すると、跳ね返り、弾むボールのように他の方向に向かうことを知っています。壁はまた、ニュートンの第二法則による力を感じ ます。しかし、コンテナの反対側でもまったく同じことが起きています。実際、コンテナの外側でも同じことが起こっています。これらの衝突はすべて力を発揮しますが、すべて互いに相殺します。

これを最初の定義に適用してみましょう。あなたが述べたように、気圧は上の空気分子の重量によって引き起こされます。気体分子は重力によって地球表面に引き付けられます。ガス分子が地球の表面に向かって引っ張られると、別のガス分子にぶつかり、別の方向に跳ね返る可能性があります。この特定の衝突で、最初の分子が2番目の分子の上部に衝突したとしましょう。これにより、2番目の分子は最初の分子よりもさらに速く下に移動します。これは、分子が地球の表面で跳ね返るまで何度も起こります。これが、最初の定義の導出方法です。重要なのは、これがガス圧であり、したがってあらゆる側面からのものであることを覚えておくことです。

これは把握するのが最も難しい概念です。誰かがその上に何百ポンドの空気があると聞いたとき、彼らは肩の上に何百ポンドの鋼板を想像するからです。そのように考えないでください。弾力のあるボールが頭に落ちた場合、それはあなたを押し下げます。しかし、逃したり、床にぶつかったり、跳ね返ったり、ぶつかったりすると、2つの力が互いに打ち消し合います。トリックは、非常に多くの衝突が非常に小さなスケールで発生しており、大気の圧力を「感じない」ことを認識することです。

固体オブジェクトは、あらゆる方向からの均一な力に抵抗するのに非常に優れています。卵をすべての方向から絞るとつぶれないと聞いたことがありますか？同じ概念があなたの体にも当てはまります。大気はすべての方向から（肺の内側からでも！）

これと対照的に、ほんの数個のガス分子が入ったスチールドラムを想像するとどうなりますか？

さて、これはクールであるにもかかわらず、バレルの側面も同様に崩壊することに注意してください。これは、空気分子が側面から押し出されていたが、内側から押し戻すものが何もなかったことを意味します。爆発するバレルから、大気がスチールドラムをくしゃくしゃにするのに十分な力で私たちを圧縮していることがわかります。しかし、この圧力はあらゆる方向から加えられるため、力は相殺され、何も感じません。

誰かが理由を理解するのに役立つ場合に備えて、私の理解を追加したいと思います。これらの状況であらゆる側面から圧力がかかる理由は、平衡状態にある流体の特性によるものです。たとえば、大気中では、可能であれば、上から空気分子が「重くなり」、気柱の側面を押し出します。もちろん、隣接する気柱が同じ力の下にあり、したがってそれらは良くないので、そうではありません。ガス分子はあらゆる方向にエネルギーを持っています。つまり、圧力の差があると運動（風）が生じるため、平衡状態にある場合、流体圧力は一方向に存在できません。

あなたが感じる水平方向の圧力を知るためにあなたの上の流体（空気、海など）の重量を使用する理由は、あなたが平衡状態にあると仮定しているので、上記の理由から「水平」圧力は「垂直」圧力に等しい。

私が好きなもう一つの直観は、空気圧ピストンのアイデアです。液体が入っているシリンダーは、破裂しないように強くする必要があります。液体を金属棒に交換し、代わりにピストンに力を加えた場合、シリンダーの壁は何も感じません。