自然科學/液壓和氣壓
流體
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有這樣一類物體：它們沒有固定的形狀、可以隨意流動。這樣的物體有很多，比如水、汽油、空氣。大部分時間，它們的形狀取決於盛裝它們的容器的形狀。以上是我們直觀的對「流體」的理解。
實際上，流體為什麼可以流動，到目前為止，以本書介紹過的知識，尚且無法解釋，但是我們可以通過回想一下粉末狀的固體的特性，來直觀感受一下。粉末狀的固體，有一些類似於流體的性質。比如，當你傾斜裝麵粉的玻璃罐到一定的程度的時候，麵粉就會坍塌出另一個形狀。麵粉的「流動」可以看做一顆顆麵粉小顆粒的運動，當這些顆粒足夠小而多的時候，我們很難研究他們當中單個的運動，因此只有視為整體來研究。實際上，流體也是這樣，我們之後會講到，物體或者物質，是由組成他們的微粒組成，比如，水，是由水分子組成的。
流體的流動，是因為受到了應力。科學地講，流體是受到剪應力（應力方向與受力面垂直的應力）能夠發生連續形變的物體。主要到，這個形變需要是連續的，意思是，物體的形變更應力是同步的。因此，麵粉那樣的突然坍塌不能讓它被歸類為流體。
密度
[編輯]為什麼有些物體，比如酒精，一大瓶也沒多重，而銅塊一小塊就非常重？當我們概念更明確後，我們就會知道，那是因為構成物體的物質，本身具有一種屬性，叫做密度。一個物體（或一種物質）的密度雖然不是一成不變的，因為它會受到氣壓、溫度等其他因素的影響，但在相同的其他條件下，這個物理量是不變的，因此被認為是物質的本質屬性。
物質，是描述物體單位體積包含物質的多少的單位。我們前邊給了質量一個模糊的解釋，現在我們借用這個解釋來解釋密度。由於我們無法統一慣性質量和引力質量，但這兩個量在目前看來沒有任何區別，因此在不需要嚴格區分的情形下，我們認為質量已經統一。物體的密度為物體的質量，為物體的體積。若研究物質，則上式中的質量確定後，相同其他條件下，體積肯定是確定的，也可以通過類似的方式定義物質的質量。
理想流體
[編輯]你應該能想象得到，受到高壓時雖然體積變化不明顯，但是流體確實能被壓縮！這個顯現對於液體（例如水）來說可能不是那麼明顯，但是對於氣體（例如煤氣）來說，會非常明顯——小小一個鋼瓶能儲存大量的煤氣。實際上，現實中的流體在重力環境下，底部流體由於受到更多的壓強（來自於上方流體重力產生的壓強），密度會比頂部高一些。同時，有時候流體的形變並不是那麼迅速，例如食用油在桌面上會比水更加緩慢地攤開，同樣即使是水，也不能完全攤開，這是因為流體本身具有一定的黏性。 為了更加方便地研究流體，我們假想一種流體，不具備上述特徵——不能被隨意壓縮也不具有黏性，我們將這樣的流體看做理想流體。在實際研究中，根據研究情景，大部分黏度（描述黏性大小的物理量）不高的液體都可以視為理想流體。
流體壓強
[編輯]流體內部的同一位置，各個方向上的壓強相等。
我們直接在這裡說出結論，是因為這個結論的推導過於複雜，需要用到一系列的高等數學知識。現在我們從邏輯的角度對其中一些問題做出簡單的解釋，但這並不是嚴密的，也不能退導出上述結論。實際上，這個結論只對牛頓流體（你大可不必研究它們是什麼樣的流體，因為理想流體一定是牛頓流體）成立。
首先我們可以知曉，流體某一位置，肯定是會受到來自於側面的壓力的。因為我們講過，流體具有流動性，不能像固體一樣，僅僅受到來自於下方的支持力。流體若是不受到側面的壓力，就會流動，這就是為什麼水不能憑空形成水柱的原因。除此之外，由於流體內任何一處都是靜止的，根據牛頓第三定律，它在該處受到的合外力為，也就是說至少相反方向上的力（或應力）大小是相等的。這只是結論中一些細節性問題的說明，仍然不能說明整個結論。
液體壓強
[編輯]由於液體對下方的壓力來自於重力，因此，下方受到的壓強可以由重力加速度，液體深度，液體密度計算出，首先我們假設一個下方面積為的受力面受到的壓力大小為由於質量本身可以由密度和體積計算出，即
因此下方受到的壓強為
該公式可以用於計算理想流體內部任意深度的壓強。
氣體壓強
[編輯]氣體與固體不同的地方在於，其他可以擴散。無論氣體多少，氣體在不考慮萬有引力的情況下，總是會充滿整個容器，因此氣體壓強的計算方式同液體完全不同。對於氣體，我們之後將會有理想氣體的概念，不過現在位置你暫時不用考慮。因為在這裡，我們不會提出任何氣體壓強的計算方法，僅對大氣壓強做一定的說明。
大氣壓強
[編輯]由於行星的引力，大量的氣體聚集於行星表面，我們將這些氣體構成的環境稱為大氣。對於地球來說，大氣主要集中在離海平面100km以內的區域，這些氣體產生的壓強稱為大氣壓強。影響地球大氣壓的因素很多，但在20°C的海平面上，基本上為101.325KPa左右，這個大氣壓被定義為標準大氣壓。
大氣壓強總體來說，是隨着海拔升高、溫度升高、風速升高而降低的。