정수압 평형이란 무엇입니까?

기체 또는 액체 일 수있는 유체의 부피는 중력에 의해 가해지는 하향 력이 유체의 압력에 의해 가해지는 상향 력에 의해 균형을 잡을 때 정수압 평형에 있다고한다. 예를 들어, 지구 대기는 중력에 의해 아래쪽으로 당겨 지지만 표면을 향하여 공기는 위의 모든 공기의 무게에 의해 압축되므로 대기 밀도는 대기의 상단에서 지표면으로 증가합니다. 이 밀도 차이는 공기 압력이 고도에 따라 감소하여 아래에서 위로 향하는 압력이 위에서 아래로 향하는 압력보다 높고이 그물의 위로 힘이 중력의 아래로 향하는 힘의 균형을 유지하여 대기를 다소 일정한 높이로 유지합니다. 유체의 부피가 정수압 평형이 아닌 경우, 중력이 압력을 초과하면 수축하거나 내부 압력이 더 큰 경우 팽창해야합니다.

이 개념은 정수압 평형 방정식으로 표현 될 수 있습니다. 일반적으로 dp / dz = -gρ로 표시되며 정수압 평형에서 더 큰 부피의 유체 층에 적용됩니다. 여기서 dp는 층 내의 압력 변화, dz는 층의 두께, g는 가속으로 인한 가속도입니다 중력과 ρ는 유체의 밀도입니다. 이 방정식은 예를 들어 표면 위의 주어진 높이에서 행성 대기 내 압력을 계산하는 데 사용될 수 있습니다.

큰 수소 구름과 같은 우주 공간의 가스량은 중력으로 인해 초기에 수축되며, 압력은 중심쪽으로 증가합니다. 수축은 안쪽 중력과 같은 바깥 쪽 힘이있을 때까지 계속됩니다. 이것은 일반적으로 중심의 압력이 너무 커서 수소 핵이 융합하여 핵 융합이라는 과정에서 헬륨을 생성하여 엄청난 양의 에너지를 방출하여 별을 낳는 시점입니다. 결과적인 열은 가스의 압력을 증가시켜 내력과 균형을 이루는 외력을 만들어 별이 정수압 평형 상태가되도록합니다. 중력이 증가 할 경우, 아마도 더 많은 가스가 별에 떨어지면 가스의 밀도와 온도도 증가하여 더 많은 외부 압력을 제공하고 평형을 유지합니다.

별은 일반적으로 수십억 년 동안 오랜 기간 동안 수압 평형 상태를 유지하지만 결국 수소가 소진되어 점차적으로 무거운 원소가 융합되기 시작합니다. 이러한 변화는 일시적으로 별을 평형에서 벗어나게하여 새로운 평형이 확립 될 때까지 팽창 또는 수축을 일으킨다. 철은 더 무거운 원소로 융합 될 수 없으며, 이는 공정에서 발생하는 것보다 더 많은 에너지를 필요로하기 때문에 모든 별의 핵연료가 결국 철로 변형되면 더 이상의 핵융합이 일어나지 않고 별이 붕괴된다. 이것은 별의 질량에 따라 단단한 철심, 중성자 별 또는 블랙홀을 남길 수 있습니다. 블랙홀의 경우, 알려진 물리적 프로세스가 중력 붕괴를 정지시키기에 충분한 내부 압력을 생성 할 수 없으므로 정수압 평형을 달성 할 수 없으며 별이 특이성으로 알려진 무한 밀도 지점으로 수축하는 것으로 생각됩니다.