圧力単位と日常生活：PSI、バー、ゲージ圧と絶対圧の誤解が実際に重要な理由

圧力単位は単純ですが、基準点はそうではありません

ほとんどの圧力変換は単純な掛け算です。PSIからkPa、バーからatmへの変換は、他の単位変換と同じくらい簡単です。圧力測定における本当の安全に関する誤解は、変換係数の間違いではありません。異なる基準で測定された圧力数値を同等のものとして扱うことが問題です。

ゲージ圧と絶対圧は同じ量ではありません

ゲージ圧は周囲の大気圧を基準に測定されます。ゲージの指示値が0というのは「圧力がない」という意味ではなく、「周囲の空気と同じ」という意味です。絶対圧は完全な真空を基準に測定されます。この差は、その場所での局所大気圧がどうなっているかによって決まります。海面高度ではおよそ101.3 kPa（14.7 psi）であり、この差は間違った方を使った場合の誤差と同じ大きさです。

実例：タイヤ

タイヤゲージが「32 psi」を示している場合、これはゲージ圧を示しています。つまり、タイヤの周囲の大気圧より32 psi高いということです。したがって、タイヤ内部の絶対圧はおよそ32 + 14.7 ≈ 46.7 psiになります。タイヤメーカー、タイヤゲージ、自動車ドア内側の圧力ステッカーはすべて慣例的にゲージ圧を指定しているため、これだけで実際のエラーが生じることはめったにありません。問題が生じるのは、ゲージの数値を物理学や工学計算、たとえば絶対圧を必要とする理想気体の法則に入力し、14.7 psiを足し戻すことを忘れた場合です。

実例：気圧計

気象報告は逆の慣例を使用しています。予報に表示される「1013 hPa」は絶対圧の数値です。より正確には、海面高度修正された絶対圧（下記参照）であり、何らかの基準に対する相対的な圧力ではありません。標準大気圧は101,325 Pa、「1 atmosphere」として1954年に第10回国際度量衡総会で正確に定義されました。これは、ゲージ読みに足して絶対圧を得る必要のある同じ101.325 kPaです。

単位の全体像

mmHgとトルはほぼ同じです。約0.14 ppm (mmHg = 133.322387415 Pa vs トル = 101,325/760 = 133.322368421… Pa、1.899×10⁻⁵ Paの差で約133.3 Paを基準として)の差があり、ほとんどの参考文献では互換性があるものとして扱われていますが、定義が同じではありません。mmHgは特定の通常の水銀密度と標準重力から導出されますが、トルは標準気圧の正確に1/760分として定義されています。真空物理学では、この区別が時折重要になるため、トルが特に使われることがあります。そのトルの定義は水銀の物理的性質にまったく依存しないからです。

高度計設定の問題

航空は高度に絶対圧に依存し、その基準が最新のものであることに依存しています。航空機の高度計は機械的には気圧計であり、気圧を高度として読むように較正されています。生のままの圧力読みを海面高度相当圧力、つまり高度計設定またはQNHで修正して、平均海面上の正しい高度に変換する必要があります。高気圧地域から低気圧地域に飛行する際にこの設定を更新しないで飛行し、高度計は古い高い基準に対して読み続けるため、実際の高度より高い高度が表示されます。標準的なパイロットの記憶術は「高から低へ、下を見よ」です。誤差は危険な方向に走ります。実際の地形からの離隔より大きな離隔があるかのように表示されます。大まかな目安として、高度計設定の1 hPaの誤差は海抜付近で約30フィート（9 m）の高度誤差に相当します。正確な数値は大気圧が高さに応じて線形ではなく対数関数的に低下するため、高度と温度によって変わりますが、30フィート/hPaがパイロットが訓練される標準的な経験則です。迅速な心算チェック用に。

気象圧力がなぜそもそも海面で修正されるのか

生の、または「測定地点」大気圧は高度とともに低下します。米国標準大気では、約83,430 Paが（1,609 m）の高度にあり、海面では101,325 Paです。天候に全く変化がないのに約18%低くなります。（デンバーの実際の測定地点の気圧、約835～843 hPaは、この数値と一致しています。）生の測定地点の気圧を報告した場合、標高の高いすべての都市が永続的に激しい低気圧システムに座っているように見えてしまいます。気象報告では、測定地点の既知の標高を使用して、測定地点が海面にあった場合に読む数値に測定地点の気圧を修正します。この海面修正値、生のセンサー読みではなく、予報に表示される「1013 hPa」が実際に表すものです。これはゲージ圧・絶対圧の区別とは別の、さらに別の修正であり、与えられた場所での生の圧力センサーと同じ場所の公開気象図が正確に一致することがめったにないもう理由です。

負のゲージ圧には独自の用語があります

ゲージ圧は負になることがあります。測定された圧力が周囲の大気より低い場合、このことを定期的に取り扱う業界では、負号を書く代わりに「真空」と呼ぶ別の名前を使用します。空調ラインを充填する前に排気する冷媒技術者は、ラインが十分に乾燥していると判断するまで、インチHgバキューム（ほぼ完全真空に近いが、完全真空には至らない）でおよそ28～30 inHgを目標に、ゲージ読みを観察します。この数値はまだゲージ測定です。大気の周りから上向きではなく下向きにカウントされているだけであり、それは正の場合と同じ方法で絶対圧に変換されます。局所大気圧に足す代わりに、そこから引きます。

ほとんどの日常的な誤解を解決するルール

圧力読みが大きな周囲の圧力の内側に置かれるように設計されたものから来ている場合、タイヤ、スキューバタンク、油圧ライン、ゲージ圧と仮定します。大気そのものを説明するものから来ている場合、気象報告、ダイビング深度表、航空機高度計、絶対圧、またはそれ以下を海面修正した絶対圧と仮定します。この慣例はどちらも根付いており、独自のドメイン内では両方とも合理的です。誤解は圧力値がある計算のドメインから別のドメインへ交差するときにのみ発生します。