【Pa（パスカル）】圧力の単位の換算や具体的なイメージについてわかりやすく説明

工学技術

2022.02.16 2021.01.18

1Paといわれてもどれくらいの大きさなのかイメージしにくいですよね。

気圧だったり水圧だったり、応力だったり具体的にどれくらいの力なのか考えてみようと思います。

理解のための簡単なイメージとあわせて紹介します。

※本記事を参考にして計算する場合は自己責任にてお願いします。本記事によってトラブルが生じた場合にも一切責任は負いかねます。

この記事の目次

Pa パスカルの単位

Paの単位は下記で表せます。

物体にかかる荷重をその表面積で割った値が圧力であることがわかります。

例えば、10[N] (およそ1kg)の荷重が1[m2]にかかっている場合、圧力は10[Pa]となります。

また、面積が小さくなる程圧力は大きなることが経験的にも理解できるかと思います。

靴で踏まれるよりもピンヒールで踏まれた方が痛いですよね。

古い単位にkgf/cm2（工学気圧）があります。

また業種によっては bar (バール)をよく使用する場合もあるのではないでしょうか。

感覚的には[bar]と[kgf/cm2]の桁が同じと思っておけば覚えやすいかもしれません。

大気圧は101325 [Pa]です。

1 [m2] におよそ10 [ton]もの力がかかっていることになります。

大気にも重さがあり、密度はおよそ1 [kg/m3]です。

（密度は温度や高度によって変わります。）

空気の重さが積み重なった重さが平面にかかっていると考えればよいかと思います。

大気圧がこんなにも重いのに人間の体が潰れないのは、体内からも同じ圧力で押しているためバランスされているため、だそうです。

例えば、ペットボトルの中を真空にしたとたんにクシャっと潰れてしまうのは、大気がなくなって内側から押す力がなくなるからということになりそうです。

水道水の圧力はおよそ0.25[MPa]～0.3[MPa]（2.5[bar]～3[bar]）程だそうです。

蛇口を全開にして感じることのできる圧力がおよそ0.25[MPa]～0.3[MPa]と考えれば良いです。

けっこう強い圧力を感じますよね。

材料力学における強度計算にもPaの単位を用います。

それぞれの材料には特徴があり、降伏応力に対して安全率を設ける設計を行います。

例えば、SS400の降伏応力が240MPaだった場合、安全率を3とすると許容応力値は80MPa。

感覚的には、100mm2のSS400の棒を8000N（ざっと800kg）で引っ張ったくらいの力となります。