静圧と動圧の違い【位置エネルギーと運動エネルギー】
ここでは化学工学(流体工学)の中でも、流体に関する基礎的な考え方である「静圧・動圧」について解説していきます。
・静圧と動圧とは?静圧と動圧の違いは?
というテーマで解説していきます。
静圧と動圧とは?静圧と動圧の違いは?
流体工学においては、流体の圧力損失などを計算する場面があり、そのためには流体におけるエネルギー収支をして計算を実施します。
この流体における機械的なエネルギーの収支式としては、ベルヌ―イの式があります。そして、このベルヌーイの式の各々の項は、静圧と動圧に分類でき、これらの合計によってエネルギーが保存されるのです。
静圧とは、高校物理における位置エネルギーのようなものであり、流体にかかる圧力そのものの項を指します。気体中では大気圧に相当するともいえます。
上のベルヌーイの式においては、圧力項と重力項がこの静圧に相当します。
一方で、動圧とは高校物理における運動エネルギーのようなものであり、流体が有する運動エネルギーを圧力換算したものといえます。
上の式の1/2 ρv1^2 というエネルギーがこの動圧に相当します。これらが静圧と動圧の違いです。
そして、静圧と動圧を併せたものが総圧もしくは、全圧とよびます。高校物理において、エネルギー保存則を考える際はこの全体のエネルギー収支を考えますが、これに全圧は相当するといえます。
このように、動圧と静圧を併せた全圧が一定になるというのがベルヌーイの法則ですが、これはあくまで圧力損失が無かったケースを想定しています。実際は、これらの収支に加えて圧力損質分を加味することで各々の具体的な数値が計算できるようになるのです。
静圧と動圧との違いや、全圧(総圧)との関係性についてきちんと理解していきましょう。
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