台風のニュースによく出てくる「中心気圧は○○ヘクトパスカル」というフレーズですが、ヘクトパスカル(hpa)についてきちんと理解している人は少ないかと思います。
また、化学、物理の授業においても、圧力の単位換算を苦手にしている人は多く、私も圧力の単位換算はかなり苦手でした。
この記事では、気圧で最も馴染みであるヘクトパスカルと、化学、物理の授業で出てくる圧力の単位換算について、わかりやすく説明していきたいと思います。
台風でお馴染みのヘクトパスカルの意味とは
ヘクトパスカルの言葉の由来は、100倍という意味を持つ「ヘクト」とフランスの自然科学者ブレーズ・パスカルの「パスカル」からきています。
パスカルは大気圧の存在をはじめて実証した人物で、理系の方には有名な「パスカルの原理」を発見するなど、気圧と圧力に関してはかなりの権威を持っていました。
ちなみに、昔は台風情報の時の中心の気圧を「ミリバール」で言っていましたが、ヘクトパスカルと意味は一緒で呼び方が変わっただけです。
ヘクトパスカルは、100パスカル(Pa)の事であり、1パスカルは「1平方メートルあたり1ニュートンの圧力」です。
1ニュートン(N)は「1kgの質量を持つ物体に、1m/秒²の加速度を生じさせる力」です。
正直、なかなかピンとこないと思いますが、特に日常生活でここまでしっかり覚えておく必要は無いので、こういう定義であると思って頂いて大丈夫です。
気圧とは
気圧とは空気の圧力の事を言います。
普段の生活で気圧を感じる事はほとんどありませんが、地上の気圧はおよそ1013hPaで、これを標準大気圧と読んでいます。
また、大気圧は、英語でatmospheric pressureと呼ばれる事から、頭文字を取って、1atmと表記されます。
さらに、気圧の別表記でmmHgがあります。
これは、正直日常生活で使う事はほぼ無いですが、mmHgのmmはミリメートル、Hgは水銀の元素記号の事です。正確な呼び名は水銀注ミリメートルです。
mmHgは水銀柱と呼ばれる装置を用いて、水銀の高さによって、圧力を測定する時に用いる単位です。
水銀柱の元々の原理は、 1気圧の下で1メートルくらいの密封した筒に水銀を詰め、水銀を満たした皿の上でひっくり返すと、 筒の中の水銀は徐々に下がってきて、高さが 760mm になったところで止まります。
これは、大気圧と水銀柱の圧力が釣り合った時の水銀柱の高さが760mmである事から、
1気圧=760mmHgと表記されます。
水銀注は、化学の問題でも出題が多いですが、水銀注の高さは圧力と比例関係である事を抑えておけば、難しく考える必要はありません。
まずは、圧力の単位換算をする上で、
標準大気圧=1atm=1013hPa=760mmHg
この関係は、必ず覚えてください。
[必見]単位換算が楽に出来る接頭語一覧
気圧及び圧力の単位換算ですが、まずは単位の10の整数乗数を示す接頭語をきちんと覚える事を強く勧めます。
これをきちんと理解しないと、単位換算をする事は出来ないと思ってください。
ちなみにこの接頭語一覧は、気圧、圧力以外にも、体積、面積、長さ、重さなど他の分野にも応用出来るので、必ず覚えておきましょう。
| 名称 | 記号 | 倍数 | 名称 | 記号 | 倍数 |
| デカ | da | ×101 | デシ | d | ×10-1 |
| ヘクト | h | ×102 | センチ | c | ×10-2 |
| キロ | k | ×103 | ミリ | m | ×10-3 |
| メガ | M | ×106 | マイクロ | μ | ×10-6 |
| ギガ | G | ×109 | ナノ | n | ×10-9 |
| てら | T | ×1012 | ピコ | p | ×10-12 |
実際に圧力の単位換算をしてみよう
1atmは何パスカルでしょうか？
1atmは1013hPaです。
1013hPaをPaに換算すればいいのですが、ここで出てくるのが接頭語h（ヘクト)です。
1013hPa=1013×10²Pa
1013×10²Pa=101300Pa
なります。
1mmHgは何パスカルでしょう？
760mmHg=1013hPaより、水銀注の高さは圧力に比例するので、
760mmHg:1013hPa=1mmHg:□hpa
計算すると、
760×□=1013×1
□=1.33
1.33hPa=1.33×10²Pa=133Pa
950hpaの大気圧と、水銀注ミリメートルは？
少し難しく感じますが、ひとつひとつ丁寧にやれば大丈夫です。
1atm=1013hPaより、比例の関係より、
1atm:1013hPa=□atm:950hpa
計算すると、
950=1013×□
□=0.938
950hpa=0.938atmです。
後は、1atm=760mmHgより、
760×0.938=712.7mmHgとなります。
100000paの気圧と水銀注ミリメートルは？
最後に、この問題を解いて終わりにしたいと思います。
とにかく、圧力の換算は必ず、
標準大気圧=1atm=1013hPa=760mmHg
の形にもってくる事を勧めます。
まずは、100000PaをhPa換算をおこないます。
hPa=1×10²Paであるので、Paをhpa換算するときはその逆(1/10²)をすれば良いです。
100000(Pa)=100000/10²(hPa)=1000(hpa)
あとは、1000hpaをatm換算、mmHg換算すれば答えが出てきます。
1013hpa=760mmHgより、
1013hPa:760mmHg=1000hPa:□mmHg
760×1000=1013×□
□=750mmHg
1atm=760mmHgより、
750mmHg/760mmHg
=0.987atm
