圧力勾配の単位と計算｜動水勾配との違いをN/cm³で理解する

この記事の要点

圧力勾配は流体内の圧力が距離に対してどのくらい変化するかを表す量で、単位はN/cm³またはkN/m³を使います。

これは単位体積重量と同じ次元をもつため、直感的に理解しやすい形になっています。

動水勾配は圧力水頭の距離に対する変化率で無次元の値になる点が圧力勾配との大きな違いです。

地盤工学では動水勾配を使って透水係数と浸透流速を計算するので、両者の定義を混同しないよう注意が必要です。

動水勾配（i＝Δh/L）が無次元であるのに対し、圧力勾配（ip＝γw×Δh/L）には水の単位体積重量γwが掛かるため単位を持つ点が異なる。

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！約1,100語の用語集＋476点の図解集セット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット

圧力勾配の単位は「N/cm³、kN/m³」のように「単位体積重量の単位」と同じです。

圧力勾配の計算式から簡単に理解できます。圧力勾配ipの求め方は「ip=γw×Δh/L」です。

γwは水の単位体積重量、Δhは水頭差、Lは水の流れる任意の２点間距離です。Δｈ/Ｌは無次元数なので、圧力勾配の単位はγwの単位と同じですね。

今回は圧力勾配の単位と意味、計算、動水勾配との違いについて説明します。圧力勾配、水頭差の詳細は下記が参考になります。

圧力勾配の単位は？

圧力勾配の単位は「N/cm³、kN/m³」のように「単位体積重量の単位」と同じです。

これは後述する圧力勾配ipの計算式「ip=γw×Δh/L」から明らかです。Δh/Lは無次元数のため、ipはγwと同じ単位になりますね。

圧力勾配の詳細は下記が参考になります。

圧力勾配の計算式は

ip=γw×Δh/L

です。γwは水の単位体積重量、Δhは水頭差、Ｌは水の流れる任意の２点間距離です。水頭差の詳細は下記をご覧ください。

圧力勾配と動水勾配の違いを下記に示します。

・圧力勾配　⇒　ip=γw×Δh/L

・動水勾配　⇒　i=Δh/L

上記より、圧力勾配と動水勾配の違いはγwの有無です。動水勾配の詳細は下記が参考になります。

混同しやすい用語

圧力勾配（ip）の単位 vs 動水勾配（i）の単位

動水勾配iはΔh/L（長さ/長さ）で求まる無次元量であり、単位を持たない（数値のみ）。

圧力勾配ipはγw×Δh/L（単位体積重量×無次元）で求まるため、N/cm3やkN/m3といった単位体積重量と同じ単位を持つ。

単位体積重量（γw）vs 密度（ρ）

水の密度ρは単位体積あたりの質量（kg/m3）であり、水では約1000 kg/m3である。

水の単位体積重量γwは単位体積あたりの重量（N/m3、kN/m3）で、γw＝ρg（重力加速度g≒9.8 m/s2）から求まる（γw≒9.8 kN/m3）。

圧力勾配の単位を整理した表を示します。