静水压力计算器
根据密度、重力加速度和液柱高度,计算任意深度的流体压力。
计算静水压力
对静止流体使用表压公式 p = 密度 × 重力加速度 × 深度。
关于静水压力
静水压力是静止流体的重量产生的压力。每层液体都支撑着其上方的液层,因此测量点越深入自由液面下方,压力就越大。基本关系为 p = rho × g × h,其中 rho 是以千克每立方米表示的流体密度,g 是以米每二次方秒表示的重力加速度,h 是以米表示的垂直深度。将这些 SI 量相乘,即可得到以帕斯卡表示的压力。
本静水压力计算器计算的是表压,即仅由液柱产生的压力,不会自动加入液面处的大气压力。对于敞口水箱,要得到绝对压力,应将当地大气压力加到显示的表压上。标准海平面大气压力约为 101,325 帕斯卡,但天气和海拔会改变这一数值。密闭容器的液面压力可能不同,也应单独加上。
密度是关键的材料属性。室温附近的淡水通常近似为 1,000 kg/m³,海水通常接近 1,025 kg/m³,许多油类大约在 800 至 900 kg/m³ 之间。实际密度会随温度、盐度、成分和压力变化。若结果用于工程决策,请使用实测值或规定值。默认重力加速度 9.80665 m/s² 是地球标准重力;如需当地精确值或计算其他天体上的情况,可以修改。
深度指液面下的垂直距离,而不是沿容器壁或管道的倾斜距离。当流体静止且密度均匀时,容器形状和液体总体积不会影响给定深度处的压力。这一有时令人意外的现象称为静水力学悖论。不过,表面受到的压力合力还取决于面积和压力分布,因此结构分析不能仅依赖此处计算出的单一压力值。
简单公式假定流体不可压缩、密度恒定且重力场均匀。它很适合普通液体储罐、泳池、潜水估算、测压管、水坝和较短液柱。气柱、极深液体、加速运动的容器以及密度变化明显的流体,需要更详细的模型。计算器同时显示帕斯卡和千帕,便于与压力表、设备额定值及流体力学示例进行比较。
静水压力示例
使用同一表压公式计算的典型液柱。
| 输入参数 | 压力 | 说明 |
|---|---|---|
| 水, 1000 kg/m³, 10 m, 9.80665 m/s² | 98,066.5 Pa | 淡水液面下十米处的近似表压。 |
| 海水, 1025 kg/m³, 30 m, 9.80665 m/s² | 301,554.49 Pa | 密度和深度越大,潜水时承受的压力越高。 |
| 油, 850 kg/m³, 5 m, 9.81 m/s² | 41,692.5 Pa | 相同深度下,密度较低的油产生的压力小于水。 |
如何计算静水压力
- 输入流体密度,单位为千克每立方米。
- 输入液面下的垂直深度,单位为米。
- 保留标准重力加速度,或替换为适合所在位置的数值。
- 选择“计算压力”,查看以帕斯卡和千帕表示的表压。
静水压力常见问题
静水压力公式是什么?
表压等于流体密度乘以重力加速度,再乘以垂直深度。采用 SI 单位时,结果单位为帕斯卡。
结果包含大气压力吗?
不包含。计算器只返回液柱产生的表压。需要绝对压力时,请加上液面处的压力。
为什么压力随深度增加?
越深的位置承受的上方液柱越高、越重。单位面积上承受的重量越大,压力就越大。
水箱形状会改变底部压力吗?
对于均匀的静止流体,在相同垂直深度处,水箱形状不会改变静水压力。但形状会影响总作用力,因为受力表面积可能不同。
水应该使用什么密度?
1,000 kg/m³ 是方便实用的淡水近似值。如需更高精度,请使用对应温度下的密度;典型海水可取约 1,025 kg/m³。