壓力的疑惑

問：我們開列送風機的規(guī)格一般是以「風量」和「靜壓」來表示。「風量」的單位是每單位時間內(nèi)所吹送的體積，如m³/min，這一點很容易瞭解。但我對「靜壓」就有些疑惑了，我們一般都講「壓力」，譬如空氣壓縮機可以打7 kg/cm²的壓力，也都用「壓力」來表示，為什麼送風機就特別要用「靜壓」來開規(guī)格呢？還有，我也聽說還有「動壓」這樣東西，到底壓力是怎樣靜、怎樣動的呢？還有一件更令我困惑的，空氣壓縮機用的單位是kg/cm²，可是送風機的「靜壓」(應該也是壓力的一種)大家卻都寫成mmAq或inH₂O，這到底是為什麼呢？難道靜壓不是壓力嗎？

答：這個問題確實是一個相當基本的問題。讓我先把壓力的名詞解釋過後，再來回答您其他的問題。我們從小學以來所學的大多是「壓力」一詞，也就是每單位面積上的力量，如kg/cm²。但是，事實上壓力卻可分為三種方法來表現(xiàn)，也就是「全壓」、「靜壓」和「動壓」，而其間的關係是：「全壓 =靜壓+動壓」。

  首先我們來談「靜壓」，一般常以為靜壓只是流體在不流動的狀況下才表現(xiàn)出來的壓力，譬如：空氣密閉筒內(nèi)的壓力或綁了繩子的汽球之內(nèi)的壓力。是的，這些都是靜壓，但在這裡要特別提醒一點，就是在流動的流體中也有靜壓的存在，譬如：冷氣風管中在冷氣流動時管內(nèi)仍有靜壓存在，又如打開水龍頭時牆內(nèi)水管中也有靜壓存在。即使在我們所生活的大氣中，不管有沒有風在吹，也有靜壓在作用。因此我們可以說：「靜壓乃是無處不存在的」。同時，靜壓也正如您所說的，是壓力的一種。

其次，再談「動壓」，動壓實在是虛無飄渺的一種壓力。從字面上可以知道有動才有動壓，英文稱為Dynamic Pressure或Velocity Pressure（譯作速壓），正是這個意思。動壓的定義是「 動壓 =γ．V²/2g」(V是速度，g是重力加速度)。因此，有速度才有動壓，沒有速度(靜止)則動壓等於零。動壓存在的必要條件是速度，而非無處不存在。動壓平常不容易捉摸得到，惟有轉變成靜壓時才感覺得出來，譬如大風迎面吹到身上，人就有被向後推的感覺，這就是風打到人身上後速度變?yōu)榱愣D變成靜壓的結果。這種速度變?yōu)榱愕牡胤?，在流體力學上稱為停滯點(Stagnation Point)。

至於「全壓」也就是靜壓與動壓之和而已，當然也是壓力的一種。但綜合而言，我們平?？陬^上所說的「壓力」(流體方面的)，應該是指「靜壓」(靜壓流體)或「全壓」(動態(tài)流體)。

在談過壓力的意義之後，接下來談剩下的問題。首先，空氣壓縮機的靜壓非常高，如 7kg/cm² =70,000 mmAq，而動壓很小，如常溫大氣下，22 m/s的速度只有29.6 mmAq，相較之下可以忽略，因此通常僅籠統(tǒng)以「壓力」來表示，事實上指的是靜壓。另一方面，送風機的靜壓並不高，譬如靜壓 = 100 mmAq者，此時若不明指「靜壓」，而單單稱壓力時，就有被誤會為全壓的可能。事實上，送風機除了用「靜壓」來表示之外，也可用「全壓」來表示其規(guī)格，只是要明確說出來是那一種壓力而已。

*後來談壓力的單位問題，壓力用每單位面積上的力量做單位是天經(jīng)地義的事，但是除此之外也可以用「壓力頭」(Head)來表示，「壓力頭 = 壓力/流體比重量」。分母用任何一種流體的比重量都可以，但必須明確附記該種流體的名稱，譬如：1 atm = l0,332 mmAq(水柱) = 760 mmHg(汞柱) = 8,610 mAir(氣柱，常溫大氣下)。送風機的「靜壓」，事實上可用kg/cm²的形式，也可用mmAq或mAir的形式來表示，只是在測試送風機的靜壓時，一般用水柱計(Manometer)所量出的讀值直接就是水柱，因此採用mmAq較方便而已。事實上 l mmAq也就等於 l kg/m²。(SI公制時，壓力的單位應該用帕(Pa)，l Pa = l N/m² = 0.102 mmAq。)