유체역학 (9) – 액주계 (Fluid Gauges)

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3. 액주계 (Fluid Gauges)

3.1) 기압계 (Barometer)

기압계는 대기압을 측정하는 장치입니다. 대기압은 수은 기둥의 높이로 측정되는 것이 일반적입니다.

3.1.1) 기압계의 원리

  • 수은 기둥의 높이가 대기압에 의해 결정됩니다.
  • 공식: \( P_{atm} = \rho gh \) 여기서 \( P_{atm} \) 은 대기압, ρ는 수은의 밀도, g는 중력가속도, h는 수은 기둥의 높이입니다.

3.2) 마노미터 (Manometer)

마노미터는 액체의 압력 차이를 측정하는 장치입니다. U자형 튜브를 사용하여 한쪽에 알려진 압력, 다른 쪽에 측정하고자 하는 압력을 가합니다.

3.2.1) 마노미터의 원리

  • 액체 기둥의 높이 차이가 압력 차이를 나타냅니다.
  • 공식: \( \Delta P = \rho gh \) 여기서 ΔP는 압력 차이, ρ는 액체의 밀도, h는 액체 기둥의 높이 차이입니다.
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3.3) 벤츄리미터

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3.4) 미압계

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3.3) 예제 문제 및 풀이

예제 1 (기압계)

문제: 수은 기둥이 760 mm인 기압계에서 대기압을 계산하시오. 수은의 밀도는 \( 13595kg_{m} / m^{3} \)로 가정합니다.

풀이:

\( P_{atm} = \rho gh \)

\( P_{atm} = 13595 \times 9.81 \times 0.76 \)

\( P_{atm} = 101325 \, \text{Pa} \)

따라서 대기압은 101325 Pa(1 기압)입니다.

예제 2 (마노미터)

문제: 한쪽 끝이 대기압에 열려있고 다른 한쪽 끝에 적용된 압력을 측정하는 마노미터에 물이 사용되었습니다. 물 기둥의 높이 차이가 0.5 m일 때, 적용된 압력을 계산하시오. 물의 밀도는 \( 1000kg_{m} / m^{3} \)로 가정합니다.

풀이:

\( \Delta P = \rho gh \Delta \)

\( P = 1000 \times 9.81 \times 0.5 \Delta \)

\( P = 4905 \, \text{Pa} \)

따라서 적용된 압력은 대기압보다 4905 Pa 높습니다.


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