기압

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기압(氣壓, atmosphere)은 압력의 단위로, 지구의 대기압과 비슷한 스테일의 압력을 다룰 때 쓰인다. 단위의 약자는 atm이다.

기압의 단위 기준은 지구 해수면 근처에서 잰 대기압을 기준으로 한다.

화학에서는 표준 상태(STP)를 1기압 및 300K로 정의한다. (물론 표준 압력 자체를 100kPa로 잡기도 한다.)

행성의 대기압을 표현할 때, 지구와 비교를 쉽게 하고자 기압 단위를 많이 쓴다. '금성의 대기압은 90기압'과 같은 식으로.

정의

1기압의 기본적인 정의는 다음과 같다. 수은을 기준으로 정해진 것은 토리첼리의 실험과 관계가 있다.

  • 표준 중력(g=9.80665m/s2)하에서 온도 0℃의 수은 기둥이 760mm일 때 이 수은이 가하는 압력

수은은 0℃에서 밀도가 13.5951g/cm3이므로, 위 정의에 대입하면 아래와 같다.

  • 1 atm = 13595.1kg/m3 × 9.80665m/s2 × 0.76m = 101325 N/m2 = 101325 Pa

사실 '0℃의 수은' 조건을 정확하게 맞추는 것은 어렵다. 온도가 달라지면 수은의 밀도가 약간 달라지기에, 1기압의 정의가 모호해질 수 있다. 현대에는 1기압을 SI 단위를 기반으로 정의한다. 즉 위 계산식은 근삿값이지만, SI 단위 기준 정의로는 정확한 값으로 고정된다.

  • 1 atm = 101325 Pa

단위 간 관계

위의 정의를 다르면 아래 값들은 정확히 일치한다.

  • 1 atm = 101325 Pa = 101.325 kPa = 1013.25 hPa = 1.01325 bar = 760 Torr

한편 기존의 수은 기준 정의는 위 정의와 약간의 오차가 발생한다.

  • 1 atm ≈ 760 mmHg ≈ 1033.227453 cmH2O

여기서 두 번째 항은 위의 정의와 같이 '760mm 높이의 수은 기둥의 압력'이란 뜻을 내포한다. 그리고 세 번째 항은 '1033cm 높이의 물기둥의 압력'이다. 여기서 물의 밀도는 4℃ 기준 값으로 1.000g/cm3이다. 1013.25와 숫자가 다른 것은 표준 중력이 10m/s2보다 조금 작기 때문이다.

물의 높이 또는 깊이가 대략 10m씩 커질 때마다 수압은 1기압씩 커진다. 바다 속에서 느끼는 수압은 물 자체의 중량에 따른 압력과 대기의 압력이 더해지므로, 수심 10m에서는 2기압, 20m에서는 3기압과 같이 된다.