关于流体压力的文章
在物理学中，压力定义为单位面积上所受的力，力的方向垂直于表面积。数学上，压力可以用公式 P = F / A 表示，其中 P 代表压力，F 代表力，A 代表表面积。力的单位 (F) 是牛顿 (N)，面积的单位是平方米 (m² )。由于压力是单位面积上的力，因此压力的单位是 N/m²。N / m²的另一个名称是帕斯卡 (Pa)。帕斯卡被用作压力单位是为了纪念布莱兹·帕斯卡。
当流体静止时，它施加的力垂直于整个接触面。例如，我们观察玻璃杯中的水；水的每一部分都会施加一个垂直于杯壁的力。因此，水的每一部分都会对其占据的容器单位面积施加一个垂直的力。这是静止流体的基本性质之一。当流体对表面施加一个方向不垂直的作用力时，表面会提供一个方向也不垂直的反作用力。这将导致流体流动。但流体本身是静止的。因此，结论是，在静止流体中，力的方向始终垂直于容器表面。
静止流体的另一个重要特性是，流体始终向各个方向施加压力。为了更好地理解这一点，可以将一个可以漂浮的物体放入装有水的容器中。如果水是静止的，那么物体就不会移动，因为作用在物体整个表面上的压力是相同的。如果水压不均匀，就会产生合力，从而使物体移动。
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深度对压力的影响
深度或高度如何影响流体压力？10米深处的海水压力与100米深处的海水压力相同吗？我们来看一下图中所示的容器中的水压。液柱高度为h，横截面积为A。容器底部的水压是多少？
w = 水的重量，h = 圆柱形容器中水柱的高度，A = 表面积，P 为压力。
液柱的质量为：
ρ = 米 / 伏
m = ρ V
m = ρ h A
液柱的重量为：
w = mg = ρ h A g
w = 重量，ρ = 密度，m = 质量，g = 重力加速度，V = h A = 液体体积（h = 高度，A = 表面积）
如果将上述方程代入压力方程：
p = ρ gh → 方程 1（封闭容器）
p = pa + ρ gh → 方程式 2（开口容器）
pa = 大气压，ρgh = 静水压力
如果敞口容器内装有水，则大气压力会向下作用于水面。
根据上述方程，压力与液体的密度和深度成正比（重力加速度是恒定的）。
如果高度差很大（例如在非常深的海水中），则密度会略有不同。但如果高度差不太显著，则液体的密度基本相同，或者差异小到可以忽略不计。
我们还可以使用上述公式计算不同深度处的压力差。上述公式可以重新表述如下：
Δp = ρ g Δh
Δp = 压力差，Δh = 高度差
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气压
当我们潜入水中时，身体的各个部分都会被水覆盖。潜得越深，感受到的压力就越大。我们每天也都被大气层所覆盖，大气层始终像在水中一样，对我们身体的各个部分施加着压力。就像海水一样，地球表面的大气层可以比作“海洋”大气层。如果大气层在任何时候都对我们身体的各个部分施加着压力，为什么我们感觉不到这种压力，就像身处海底一样呢？这是因为我们的身体细胞维持着几乎与外部压力相同的内部压力。这使得我们感觉不到这些压力差的影响。
地球大气压力也随高度变化。但地球大气压力与液体不同。液体的密度变化很小，深度变化也不大，因此通常认为液体的密度相同。这与地球大气层的质量不同。地球大气层的质量随高度变化显著。每个高度的空气密度都不同，因此我们无法使用上述公式计算大气压力。此外，大气层中可以测量的高度没有上限。大气压力也会随天气变化。为了确定大气压力，我们需要进行测量。
压力测量
伽利略的学生埃万杰利斯塔·托里切利（1608-1647）于1643年发明了水银气压计，用于测量大气压力。该气压计是一根长长的玻璃管，管内装满了水银。测量时，将装有水银的玻璃管倒置放入一个同样装满水银的容器中。
当装有水银的玻璃管倒置时，管的末端并非充满水银，而是水银蒸气，压力极小，可以忽略不计（p2 = 0）。在玻璃板内侧的水银表面上，存在一个向下的大气压力（大气将水银压在玻璃板上）。大气压力使玻璃管内的水银柱保持稳定。图中，大气压力用 p0 表示。大气压力的大小可以用以下公式计算：
p o = ρ gh
根据测量结果，海平面大气压的平均值为 1.013 × 10⁵ N /m² 。海平面大气压值用于定义其他压力单位，例如 atm（大气压）。因此，1 atm = 1.013 × 10⁵ N /m² = 101.3 kPa（kPa = 千帕）。另一个压力单位是巴（bar，常用于气象学）。1 bar = 1.00 × 10⁵ N /m² = 100 kPa。
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上述大气压是如何获得的？
该测量方法运用了托里切利上述原理。所用汞柱高度为76厘米（大气压只能维持高度为76.0厘米的汞柱），汞柱温度为0摄氏度，重力加速度为9.8米/秒²。在此条件下，汞柱的质量密度为13.6×10³千克/立方米。大气压强：
p o = ρ gh
p o = (13.6 x 10 3 kg/m 3 )(9.8 m/s 2 )(76 cm)
p o = (13.6 x 10 3 kg/m 3 )(9.8 m/s 2 )(76 x 10 -2 m)
p o = 101.3 x 10 3 N/m 2
p o = 1.013 x 10 5 N/m 2
氧分压= 1 个大气压
压力工具
测量压力的工具有很多，包括开口管压力计。
在开口管压力计中，管子呈U形，部分管内填充液体（汞或水）。所测压力与填充在管内液体的两层高度差有关。压力值可使用以下公式计算：
p = p a + ρ gh
p a = 大气压
ρgh = 测量压力
ρ = 液体密度
通常计算的不是ρgh的乘积，而是液体的高度(h)，因为压力有时以毫米汞柱(mmHg)或毫米水柱(mmH₂O)表示。mmHg的另一个名称是托(torr)（为了纪念埃万杰利斯塔·托里切利）。
除了压力计之外，还有其他类型的压力表，例如机械式和电子式气压计，包括轮胎压力表等。托里切利用来测量大气压力的工具也称为水银气压计，它由一根装满水银的玻璃管组成。
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表压和绝对压力
绝对压力 = 大气压力 + 测量压力。因此，要得到绝对压力，我们将表压与大气压力相加。换句话说，绝对压力 = 总压力。数学表达式可以写成：
p = pa + p g
例如，如果我们测得的轮胎气压为 100 kPa，那么绝对气压为：
p = p a + p g
p = 101 kPa + 100 kPa
p = 201 kPa
绝对压力值为 201 kPa
例题1：
一艘潜艇下潜到200米深。潜艇所受的压力是多少？ g = 10 m/ s²
已知：
深度（h）= 200 米
海水密度 (ρ) = 1.03 × 10³ kg /m³ = 10³⁰ kg/ m³
大气压强 (pa) = 1 atm = 1 × 10⁵ N /m² = 1 × 10⁵ (Kg·m/s² ) / m² = 1 × 10⁵ Kg / ms²
重力加速度 (g) = 10 m/ s²
招聘：
解决方案：
p = pa + ρ gh
p = 1 x 10 5 kg/ms 2 + (1030 kg/m 3 )(10 m/s 2 )(200 m)
p = 1 x 10 5 kg/ms 2 + 2060000 kg/ms 2
p = 1 × 10⁵ kg /ms² + 20.6 × 10⁵ kg/ ms²
p = 21.6 × 10⁵ kg / ms²
p = 21.6 × 10⁵ N / m²
p = 21.6 × 10⁵ Pa
容器是敞开的，因此计算中不包含大气压力。
例题2：
一个高10米的水库A装满了水。如果水库的顶部是封闭的，那么水库底部的水压是多少？已知g = 10 m/ s²
已知：
高度 (h) = 10 米
水的密度 (ρ) = 1,00 × 10³ kg /m³ = 1000 kg/ m³
大气压强 (pa) = 1 atm = 1 × 10⁵ N /m² = 1 × 10⁵ (kg·m/s² ) / m² = 1 × 10⁵ kg / ms²
重力加速度 (g) = 10 m/ s²
通缉：压力
解决方案：
p = ρgh
p = (1000 kg/m³ ) (10 m/s² ) (200 m)
p = 2000,000 kg/ ms²
p = 20 × 10⁵ kg / ms²
p = 20 × 10⁵ N / m²
p = 20 × 10⁵ Pa
容器是封闭的，因此计算中不包含大气压力。
例题3：
水柱（右侧）高度为 50 厘米，另一种液体柱（左侧）高度为 30 厘米。其他液体的密度是多少？
已知：
重力加速度 (g) = 10 m/ s²
水位高度 (h1 ) = 50 厘米
水的密度（ρ₁ ） = 1 × 10³ kg /m³ = 1000 kg/ m³
另一种液体的高度 (h₂ ) = 30 厘米
求：另一种液体的密度
解决方案：
pa + ρ 1 gh 1 = pa + ρ 2 gh 2
ρ1h1 = ρ2h2
ρ 2 = ρ 1 h 1 / h 2
ρ₂ = (50 cm)(1000 kg/m³ ) / 30 cm
ρ2 = 1666.7 kg/ m3
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