水圧と空気圧について

水と空気とでは圧力は等しいいのでしょうか？
例えば）
・気温２０度とします。
１立方メートルの箱の中に水を入れていき圧力を１MPaにした時と同じ箱の中に空気で圧力を１MPaにした時の箱にかかる負担は同じなのでしょうか？

よく空気の浸透性は水の約３倍と聞きますが、圧力も３倍になるのでしょうか？

考え方と計算方法などがあれば教えてください。
お願いします。

No.3 回答者： First_Noel 回答日時： 2005/02/22 00:43

基本的に殆ど同じです．

殆ど同じだからこそ，高圧ガスタンクの強度試験は水圧で行われます．

ただ大きな容積になると，水は重いので，その重量分の寄与を考慮せねばならない他，
それによる歪みで応力集中箇所が出て来て破損の可能性もあります．

例えば１ｍ３の立方体容器だと，水の質量１０００ｋｇが底板１ｍ２にかかります．
底板にはこの重み分９．８ｋＰａだけ余計にかかり，たわみ，
それは箱全体にモーメントや引張りで伝搬します．
厳密には数値解析を行うべきですが，上記の考え方で，
材料力学の基本を使っても丼勘定は出来るでしょう．

内圧１ＭＰａに対して９．８ｋＰａはそう大きくはないですね．
屋外タンクのように容器の容積が大きくなる圧力タンクの場合は，
この寄与が大きくなるので，水圧ではガス圧よりも過酷な
内部応力状況となっていると思います．

＞よく空気の浸透性は水の約３倍と聞きますが、
＞圧力も３倍になるのでしょうか？

すみません，これは私には分かりかねます．

No.2 回答者： akepurin 回答日時： 2005/02/22 00:31

　圧力は、単位面積[m2]にかかる力[N]で定義されますから、剛性容器にかかる引張応力という意味では、内圧が同じなら気体でも液体でも同じです。

ただし、大気圧から１ＭＰａまで圧縮させる場合のエネルギ∫pdvの観点からは、容積変化Δvが非圧縮性である水の場合よりも、空気の方が大きいため、空気の方が大きなエネルギーを保有していることとなり、はるかに危険です。
　また、ゴム容器のような弾性容器の場合は、圧力により容器が膨張するため、非圧縮性である水の場合は膨張により内圧が顕著に低下してしまいますが、空気の内圧はほとんど変わりません。すなわち、容器の材質が延性容器か非延性容器かによって影響が異なります。

No.1 回答者： Ichitsubo 回答日時： 2005/02/22 00:30

圧力という物をご理解なさってますでしょうか。

単位面積あたりにかかる力です。
1MPaならいったい何の与える圧力であろうが1MPaは1Mpaです。

浸透性って一体何ですか？何に対する浸透性ですか？
関係ないですね。