壓力計算器

依作用力與面積計算壓力,或依流體密度、深度和重力加速度求靜水壓力。

壓力計算
選擇力學壓力或流體壓力公式,再以 SI 單位輸入正值。

關於壓力計算

壓力表示每單位面積承受多少作用力。國際單位制以帕斯卡表示壓力,一帕斯卡等於每平方公尺一牛頓。基本力學關係為 P = F / A。因此,相同的力集中在較小面積時,會產生較大的壓力;分布在較大面積時,壓力則較小。這個簡單原理解釋了為什麼鋒利刀刃較容易切割、寬輪胎能降低地面壓力,以及液壓活塞如何傳遞有效作用力。 作用力與面積模式將以牛頓表示的施力除以以平方公尺表示的受力面積。它回報類似表壓的施加壓力,不會自動加入大氣壓力。輸入應代表均勻分布於指定面積的法向力。表面彎曲、幾何形狀不規則,或僅在微觀凸起處接觸時,實際接觸壓力可能差異很大。此時結果是平均壓力,而不是完整的應力分布。 流體模式使用 P = ρgh 計算靜水壓力,其中 ρ 為流體密度,g 為重力加速度,h 為自由液面以下的垂直深度。靜水壓力隨密度與深度線性增加。預設重力加速度為標準地球重力 9.80665 公尺每平方秒,也可調整為當地或其他天體的重力加速度。公式假設流體靜止且密度近似固定。它適用於深度不大的液體;可壓縮氣體或密度隨壓力大幅改變的流體,可能需要積分計算。 ρgh 得到的是相對於自由表面壓力的表壓。若要取得開放水槽中的絕對壓力,請加上當地大氣壓力。海平面常用的標準參考大氣壓為 101325 帕斯卡,但天氣與海拔會改變實際數值。密閉容器應加上液面上方的實測壓力,而非假設為大氣壓。檢查汽蝕、氣體定律、感測器規格或壓力容器限值時,必須區分表壓與絕對壓力。 各欄位請使用一致的 SI 數值。計算前,將千牛頓換算為牛頓、平方公分換算為平方公尺、每立方公分公克換算為每立方公尺公斤。帕斯卡結果可再換算:1000 帕斯卡等於一千帕,100000 帕斯卡等於一巴,一磅每平方英吋約等於 6894.76 帕斯卡。此計算器適用於物理練習、液壓估算、儲槽設計、實驗規劃及快速工程核算。安全關鍵設備仍須考量適用法規、材料分析、壓力損失、動態負載及經確認的量測資料。

壓力計算範例

這些範例比較集中作用力與靜止液柱產生的壓力。

已知數值壓力說明
1000 N 作用於 0.01 m²100000 Pa作用力除以面積,得到 100 kPa 的平均施加壓力。
水深 10 m:ρ 1000 kg/m³,g 9.80665 m/s²98066.5 Pa這是靜水表壓,不含液面上的壓力。
油深 5 m:ρ 850 kg/m³,g 9.80665 m/s²41678.26 Pa相同深度下,密度較低的液體產生的壓力比水小。

如何使用壓力計算器

  1. 施加壓力請選擇「作用力與面積」,靜水壓力請選擇「流體密度與深度」。
  2. 將每個已知量換算為欄位標籤所示的 SI 單位。
  3. 輸入正值;若流體環境不是標準地球重力,請調整重力加速度。
  4. 選取「計算壓力」,讀取以帕斯卡表示的結果。

壓力計算器常見問題

壓力與作用力有什麼差別?

力是以牛頓計量的推或拉,壓力則是每單位面積上的作用力。接觸面積改變時,相同的力會產生不同壓力。

靜水壓力包含大氣壓力嗎?

ρgh 的結果是相對於流體表面的壓力,因此屬於表壓。需要絕對壓力時,請加上作用在表面的壓力。

為什麼流體壓力取決於垂直深度?

靜水壓力來自量測點上方流體的重量。在相同垂直深度,水平位置與容器形狀不會改變理想壓力。

計算器能輸出 psi 或 bar 嗎?

計算器以帕斯卡顯示,讓輸入與輸出維持一致的 SI 單位系統。帕斯卡除以 6894.76 可得 psi,除以 100000 可得 bar。

流體公式可以用於空氣嗎?

空氣柱不高且密度近似固定時,可用此公式估算。高度變化很大時,空氣可壓縮性會使密度改變,採用氣壓隨高度變化的模型更合適。