Převodník tlaku
Tlak — od pascalů a psi po atmosféry a torr
Pochopte tlak v počasí, hydraulice, letectví, vakuových systémech a medicíně. Převádějte s jistotou mezi Pa, kPa, bar, psi, atm, mmHg, inHg a dalšími jednotkami.
Základy tlaku
Hydrostatika
Sloupce kapaliny vytvářejí tlak úměrný hloubce a hustotě.
- p = ρ g h
- Voda: ~9,81 kPa na metr
- 1 bar ≈ 10 m vodního sloupce
Atmosférický tlak
Meteorologie používá hPa (stejně jako mbar). Standard na úrovni moře je 1013,25 hPa.
- 1 atm = 101,325 kPa
- Nízký tlak → bouře
- Vysoký tlak → hezké počasí
Přetlak vs. absolutní tlak
Přetlak (sufix 'g') měří tlak vůči okolnímu prostředí. Absolutní tlak (sufix 'a') měří tlak vůči vakuu.
- Absolutní = Přetlak + Atmosférický
- Na úrovni moře: přidejte ~101,325 kPa (14,7 psi)
- Nadmořská výška mění základní atmosférickou úroveň
- Používejte kPa/hPa pro počasí, bar pro strojírenství, psi pro pneumatiky
- Specifikujte přetlak vs. absolutní tlak, abyste se vyhnuli velkým chybám
- Pro přehlednost převádějte přes pascaly (Pa)
Mnemotechnické pomůcky
Rychlé výpočty z hlavy
bar ↔ kPa
1 bar = přesně 100 kPa. Jen posuňte desetinnou čárku o 2 místa.
psi ↔ kPa
1 psi ≈ 7 kPa. Pro hrubý odhad vynásobte 7.
atm ↔ kPa
1 atm ≈ 100 kPa. Standardní atmosféra je blízko 1 baru.
mmHg ↔ Pa
760 mmHg = 1 atm ≈ 101 kPa. Každý mmHg ≈ 133 Pa.
inHg ↔ hPa
29,92 inHg = 1013 hPa (standard). 1 inHg ≈ 34 hPa.
Vodní sloupec
1 metr H₂O ≈ 10 kPa. Užitečné pro výpočty hydraulického spádu.
Vizuální reference tlaku
| Scenario | Pressure | Visual Reference |
|---|---|---|
| Úroveň moře | 1013 hPa (1 atm) | Vaše základní úroveň - standardní atmosférický tlak |
| Pneumatika automobilu | 32 psi (2,2 bar) | Asi 2× atmosférického tlaku |
| Vrchol hory (3 km) | ~700 hPa | O 30 % menší tlak vzduchu než na úrovni moře |
| Silná bouře | 950 hPa | O 6 % pod normálem - přináší špatné počasí |
| Potápěčská lahev (plná) | 200 bar | 200× atmosférického - obrovská komprese |
| Vakuová komora | 10⁻⁶ Pa | Jedna biliontina atmosféry - téměř dokonalé vakuum |
| Hluboký oceán (10 km) | 1000 bar | 1000× atmosférického - drtivé hlubiny |
| Vysokotlaký čistič | 2000 psi (138 bar) | 140× atmosférického - průmyslová síla |
Časté chyby
- Záměna přetlaku a absolutního tlakuFix: Vždy specifikujte 'g' nebo 'a' (např. barg/bara, kPag/kPaa). Přetlak = Absolutní − Atmosférický.
- Míchání hPa a PaFix: 1 hPa = 100 Pa, nikoli 1 Pa. Hektopascal znamená 100 pascalů.
- Předpoklad, že mmHg ≡ TorrFix: Blízké, ale ne totožné: 1 torr = přesně 1/760 atm; 1 mmHg ≈ 133,322 Pa (závisí na teplotě).
- Ignorování nadmořské výškyFix: Atmosférický tlak klesá o ~12 % na km. Převody přetlaku vyžadují místní atmosférický tlak.
- Vodní sloupec bez hustotyFix: Tlak = ρgh. Čistá voda při 4°C ≠ mořská voda ≠ horká voda. Na hustotě záleží!
- Použití vakuometru mimo rozsahFix: Piraniho měrka funguje v rozsahu 10⁵–10⁻¹ Pa, ionizační měrka v rozsahu 10⁻²–10⁻⁹ Pa. Použití mimo rozsah dává falešné hodnoty.
Rychlá reference
Přetlak ↔ absolutní
Absolutní = Přetlak + Atmosférický
Na úrovni moře: přidejte 101,325 kPa nebo 14,696 psi
- Upravte základní úroveň pro nadmořskou výšku
- Vždy dokumentujte, kterou stupnici používáte
Vodní sloupec
Z vodního sloupce na tlak
- 1 mH₂O ≈ 9,80665 kPa
- 10 mH₂O ≈ ~1 bar
Meteorologické převody
Nastavení výškoměru
- 1013 hPa = 29,92 inHg
- 1 inHg ≈ 33,8639 hPa
Základy altimetrie
QNH • QFE • QNE
Znejte svou referenci
- QNH: Tlak na úrovni moře (nastaví výškoměr na nadmořskou výšku letiště)
- QFE: Tlak na úrovni letiště (výškoměr ukazuje 0 na letišti)
- QNE: Standardní 1013,25 hPa / 29,92 inHg (letové hladiny)
Rychlý výpočet tlaku a výšky
Praktická pravidla
- ±1 inHg ≈ ∓1 000 stop indikovaných
- ±1 hPa ≈ ∓27 stop indikovaných
- Studený/teplý vzduch: chyby v hustotě ovlivňují skutečnou výšku
Vakuová instrumentace
Piraniho/tepelný
Měří tepelnou vodivost plynu
- Rozsah: ~10⁵ → 10⁻¹ Pa (přibližně)
- Závislý na plynu; kalibrujte podle typu plynu
- Skvělý pro hrubé až nízké vakuum
Ionizační/studená katoda
Ionizační proud vs. tlak
- Rozsah: ~10⁻² → 10⁻⁹ Pa
- Citlivý na kontaminaci a druhy plynů
- Používejte s izolací pro ochranu při vysokém tlaku
Kapacitní manometr
Absolutní výchylka membrány
- Vysoká přesnost; nezávislý na plynu
- Rozsahy pokrývají ~10⁻¹ → 10⁵ Pa
- Ideální pro řízení procesů
Časté chyby, kterým se vyhnout
- Míchání přetlakových/absolutních stupnic (barg/bara, kPag/kPaa) při specifikaci vybavení
- Předpoklad, že mmHg ≡ torr za všech podmínek (mírné rozdíly v definici)
- Záměna hPa s Pa (1 hPa = 100 Pa, nikoli 1 Pa)
- Ignorování nadmořské výšky při převodu přetlaku ↔ absolutního tlaku
- Používání převodů vodního sloupce bez korekce na hustotu/teplotu kapaliny
- Používání vakuometru mimo jeho přesný rozsah
Kam se která jednotka hodí
Letectví a altimetrie
Výškoměry používají inHg nebo hPa nastavené na místní QNH; tlak ovlivňuje indikovanou výšku.
- 29,92 inHg = 1013 hPa standardně
- Vysoký/nízký tlak posouvá indikovanou výšku
Medicína
Krevní tlak se měří v mmHg; dýchací přístroje a CPAP používají cmH₂O.
- Typický krevní tlak 120/80 mmHg
- 5–20 cmH₂O pro CPAP
Strojírenství a hydraulika
Procesní zařízení a hydraulika často používají bar, MPa nebo psi.
- Hydraulická vedení: desítky až stovky barů
- Tlakové nádoby dimenzované v barech/psi
Počasí a klima
Meteorologické mapy ukazují tlak na úrovni moře v hPa nebo mbar.
- Silné níže < 990 hPa
- Silné výše > 1030 hPa
Vakuum a čisté prostory
Vakuová technologie používá torr nebo Pa pro hrubé, vysoké a ultravysoké vakuum.
- Hrubé vakuum: ~10³–10⁵ Pa
- Ultravysoké vakuum: < 10⁻⁶ Pa
Porovnání tlaku v různých aplikacích
| Aplikace | Pa | bar | psi | atm |
|---|---|---|---|---|
| Dokonalé vakuum | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Ultravysoké vakuum | 10⁻⁷ | 10⁻¹² | 1.5×10⁻¹¹ | 10⁻¹² |
| Vysoké vakuum (SEM) | 10⁻² | 10⁻⁷ | 1.5×10⁻⁶ | 10⁻⁷ |
| Nízké vakuum (hrubé) | 10³ | 0.01 | 0.15 | 0.01 |
| Atmosféra na úrovni moře | 101,325 | 1.01 | 14.7 | 1 |
| Pneumatika automobilu (typická) | 220,000 | 2.2 | 32 | 2.2 |
| Pneumatika jízdního kola (silniční) | 620,000 | 6.2 | 90 | 6.1 |
| Vysokotlaký čistič | 13.8 MPa | 138 | 2,000 | 136 |
| Potápěčská lahev (plná) | 20 MPa | 200 | 2,900 | 197 |
| Hydraulický lis | 70 MPa | 700 | 10,000 | 691 |
| Hluboký oceán (11 km) | 110 MPa | 1,100 | 16,000 | 1,086 |
| Diamantová kovadlinková komora | 100 GPa | 10⁶ | 15×10⁶ | 10⁶ |
Rozsahy vakua a tlaku
| Rozsah | Přibl. Pa | Příklady |
|---|---|---|
| Atmosférický | ~101 kPa | Vzduch na úrovni moře |
| Vysoký tlak (průmyslový) | > 1 MPa | Hydraulika, nádoby |
| Hrubé vakuum | 10³–10⁵ Pa | Čerpadla, odplyňování |
| Vysoké vakuum | 10⁻¹–10⁻³ Pa | SEM, depozice |
| Ultravysoké vakuum | < 10⁻⁶ Pa | Věda o površích |
Jak fungují převody
- kPa × 1000 → Pa; Pa ÷ 1000 → kPa
- bar × 100,000 → Pa; Pa ÷ 100,000 → bar
- psi × 6.89476 → kPa; kPa ÷ 6.89476 → psi
- mmHg × 133.322 → Pa; inHg × 3,386.39 → Pa
Běžné převody
| Z | Na | Faktor | Příklad |
|---|---|---|---|
| bar | kPa | × 100 | 2 bar = 200 kPa |
| psi | kPa | × 6.89476 | 30 psi ≈ 206,8 kPa |
| atm | kPa | × 101.325 | 1 atm = 101.325 kPa |
| mmHg | kPa | × 0.133322 | 760 mmHg ≈ 101.325 kPa |
| inHg | hPa | × 33.8639 | 29.92 inHg ≈ 1013 hPa |
| cmH₂O | Pa | × 98.0665 | 10 cmH₂O ≈ 981 Pa |
Rychlé příklady
Běžné referenční hodnoty
| Věc | Typický tlak | Poznámky |
|---|---|---|
| Atmosféra na úrovni moře | 1013 hPa | Standardní den |
| Silná tlaková výše | > 1030 hPa | Hezké počasí |
| Silná tlaková níže | < 990 hPa | Bouře |
| Pneumatika automobilu | 30–35 psi | ~2–2,4 bar |
| Vysokotlaký čistič | 1,500–3,000 psi | Spotřebitelské modely |
| Potápěčská lahev | 200–300 bar | Plnicí tlak |
Úžasná fakta o tlaku
Záhada hPa vs. mbar
1 hPa = přesně 1 mbar — jsou to to samé! Meteorologie přešla z mbar na hPa kvůli konzistenci SI, ale číselně jsou identické.
Proč mmHg v medicíně?
Rtuťové manometry byly zlatým standardem více než 300 let. Přestože byly postupně vyřazeny kvůli toxicitě, krevní tlak se stále měří v mmHg po celém světě!
Pravidlo poloviční výšky
Atmosférický tlak klesne zhruba na polovinu každých 5,5 km (18 000 stop) nadmořské výšky. Na vrcholu Mount Everestu (8,8 km) je tlak pouze 1/3 tlaku na úrovni moře!
Drtivá síla hlubokého moře
V Mariánském příkopu (hloubka 11 km) dosahuje tlak 1 100 barů — dost na to, aby okamžitě rozdrtil člověka. Je to jako mít 1 100 kg na každém čtverečním centimetru!
Vakuum ve vesmíru
Vesmír má tlak ~10⁻¹⁷ Pa — to je 100 milionů bilionkrát méně než zemská atmosféra. Vaše krev by se doslova vařila (při tělesné teplotě)!
Paradox tlaku v pneumatikách
Pneumatika automobilu s tlakem 32 psi ve skutečnosti zažívá 46,7 psi absolutního tlaku (32 + 14,7 atmosférického). Měříme přetlak, protože to je ten 'extra' tlak, který vykonává práci!
Pascalův skromný jmenovec
Pascal (Pa) je pojmenován po Blaise Pascalovi, který v roce 1648 dokázal existenci atmosférického tlaku tím, že vynesl barometr na horu. Bylo mu pouhých 25 let!
Kouzlo tlakového hrnce
Při tlaku 1 bar (15 psi) nad atmosférickým tlakem se voda vaří při 121 °C místo 100 °C. To zkracuje dobu vaření o 70 % — tlak doslova urychluje chemii!
Rekordy a extrémy
| Rekord | Tlak | Poznámky |
|---|---|---|
| Nejvyšší tlak na úrovni moře | > 1080 hPa | Sibiřské tlakové výše (historicky) |
| Nejnižší tlak na úrovni moře | ~870–880 hPa | Silné tropické cyklóny |
| Hluboký oceán (~11 km) | ~1,100 bar | Mariánský příkop |
Historický vývoj měření tlaku
1643
Zrod barometru
Evangelista Torricelli vynalezl rtuťový barometr při studiu, proč vodní čerpadla nemohou zvednout vodu výše než 10 metrů. Vytvořil první umělé vakuum a zavedl mmHg jako první jednotku tlaku.
Dokázal, že vzduch má hmotnost a tlak, což způsobilo revoluci v našem chápání atmosféry. Jednotka torr (1/760 atm) je pojmenována na jeho počest.
1648
Pascalův horský experiment
Blaise Pascal (25 let) nechal svého švagra vynést barometr na horu Puy de Dôme, čímž dokázal, že atmosférický tlak klesá s nadmořskou výškou. Rtuť klesla z 760 mm na 660 mm na vrcholu.
Ustanovil vztah mezi nadmořskou výškou a tlakem, který je zásadní pro letectví a meteorologii. Jednotka pascal (Pa) je poctou jeho práci.
1662
Objev Boyleova zákona
Robert Boyle objevil nepřímou úměru mezi tlakem a objemem (PV = konstanta) pomocí vylepšených vakuových pump a J-trubice.
Základ plynových zákonů a termodynamiky. Umožnil vědecké studium vztahů mezi tlakem a objemem v uzavřených plynech.
1849
Vynález Bourdonovy trubice
Eugène Bourdon si patentoval manometr s Bourdonovou trubicí – zakřivenou kovovou trubicí, která se pod tlakem narovnává. Jednoduchý, robustní a přesný.
Nahradil křehké rtuťové manometry v průmyslových aplikacích. I po 175 letech je stále nejběžnějším designem mechanického manometru.
1913
Standardizace baru
Bar je oficiálně definován jako 10⁶ dyn/cm² (přesně 100 kPa), zvolen tak, aby byl pro pohodlí blízký atmosférickému tlaku.
Stal se standardní technickou jednotkou v celé Evropě. 1 bar ≈ 1 atmosféra usnadnil inženýrům výpočty z hlavy.
1971
Pascal jako jednotka SI
Pascal (Pa = N/m²) je přijat jako oficiální jednotka SI pro tlak, nahrazující bar ve vědeckých kontextech.
Sjednotil měření tlaku s Newtonovou jednotkou síly. Bar však zůstává dominantní v technických oborech díky své praktické stupnici.
80.–90. léta 20. století
Přechod meteorologie na SI
Meteorologické služby po celém světě přešly z milibaru (mbar) na hektopascal (hPa). Protože 1 mbar = přesně 1 hPa, všechna historická data zůstala platná.
Bezbolestný přechod na jednotky SI. Většina meteorologických map nyní ukazuje hPa, ačkoli některé letecké aplikace stále používají mbar nebo inHg.
2000. léta
Revoluce tlaku díky MEMS
Mikroelektromechanické systémy (MEMS) umožňují výrobu malých, levných a přesných tlakových senzorů. Nacházejí se v chytrých telefonech (barometr), automobilech (tlak v pneumatikách) a nositelné elektronice.
Demokratizovalo měření tlaku. Váš chytrý telefon dokáže pomocí atmosférického tlaku měřit změny nadmořské výšky o pouhý 1 metr.
Tipy
- Vždy specifikujte přetlak (g) nebo absolutní tlak (a)
- Používejte hPa pro počasí, kPa nebo bar pro strojírenství, psi pro pneumatiky
- Vodní sloupec: ~9,81 kPa na metr; užitečné pro hrubé kontroly
- Automatický vědecký zápis: Hodnoty < 1 µPa nebo > 1 GPa se pro čitelnost zobrazují ve vědeckém zápisu
Katalog jednotek
Metrické (SI)
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| bar | bar | 100,000 | 100 kPa; praktická technická jednotka. |
| kilopascal | kPa | 1,000 | 1 000 Pa; technická stupnice. |
| megapascal | MPa | 1,000,000 | 1 000 kPa; vysokotlaké systémy. |
| milibar | mbar | 100 | Milibar; zastaralá meteorologie (1 mbar = 1 hPa). |
| pascal | Pa | 1 | Základní jednotka SI (N/m²). |
| gigapascal | GPa | 1.000e+9 | 1 000 MPa; napětí v materiálech. |
| hektopascal | hPa | 100 | Hektopascal; stejné jako mbar; používá se v meteorologii. |
Imperiální / USA
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| libra na čtvereční palec | psi | 6,894.76 | Libry na čtvereční palec; pneumatiky, hydraulika (může být přetlak nebo absolutní). |
| kilolibra na čtvereční palec | ksi | 6,894,760 | 1 000 psi; specifikace materiálů a konstrukcí. |
| libra na čtvereční stopu | psf | 47.8803 | Libry na čtvereční stopu; zatížení budov. |
Atmosféra
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| atmosféra (standardní) | atm | 101,325 | Standardní atmosféra = 101,325 kPa. |
| atmosféra (technická) | at | 98,066.5 | Technická atmosféra ≈ 98,0665 kPa. |
Sloupec rtuti
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| palec rtuti | inHg | 3,386.39 | Palec rtuti; letectví a meteorologie. |
| milimetr rtuti | mmHg | 133.322 | Milimetr rtuti; medicína a vakuum. |
| torr | Torr | 133.322 | 1/760 atm ≈ 133,322 Pa. |
| centimetr rtuti | cmHg | 1,333.22 | Centimetr rtuti; méně časté. |
Sloupec vody
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| centimetr vody | cmH₂O | 98.0665 | Centimetr vodního sloupce; dýchací přístroje/CPAP. |
| stopa vody | ftH₂O | 2,989.07 | Stopa vodního sloupce. |
| palec vody | inH₂O | 249.089 | Palec vodního sloupce; ventilace a HVAC. |
| metr vody | mH₂O | 9,806.65 | Metr vodního sloupce; hydraulika. |
| milimetr vody | mmH₂O | 9.80665 | Milimetr vodního sloupce. |
Vědecké / CGS
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| barye | Ba | 0.1 | Barye; 0,1 Pa (CGS). |
| dyn na čtvereční centimetr | dyn/cm² | 0.1 | Dyn na cm²; 0,1 Pa (CGS). |
| kilogram-síla na centimetr čtvereční | kgf/cm² | 98,066.5 | Kilogram-síla na cm² (ne-SI). |
| kilogram-síla na metr čtvereční | kgf/m² | 9.80665 | Kilogram-síla na m² (ne-SI). |
| kilogram-síla na milimetr čtvereční | kgf/mm² | 9,806,650 | Kilogram-síla na mm² (ne-SI). |
| kilonewton na metr čtvereční | kN/m² | 1,000 | Kilonewton na m²; rovno kPa. |
| meganewton na metr čtvereční | MN/m² | 1,000,000 | Meganewton na m²; rovno MPa. |
| newton na metr čtvereční | N/m² | 1 | Newton na m²; rovno Pa (redundantní forma). |
| newton na milimetr čtvereční | N/mm² | 1,000,000 | Newton na mm²; rovno MPa. |
| tuna-síla na centimetr čtvereční | tf/cm² | 98,066,500 | Tuna-síla na cm² (ne-SI). |
| tuna-síla na metr čtvereční | tf/m² | 9,806.65 | Tuna-síla na m² (ne-SI). |
Často kladené otázky
Kdy mám použít absolutní vs. přetlak?
Použijte absolutní pro termodynamiku/vakuum; přetlak pro praktické hodnocení zařízení. Vždy označte jednotky příponou 'a' nebo 'g' (např. bara vs. barg, kPaa vs. kPag).
Proč piloti používají inHg?
Zastaralé altimetrické stupnice jsou v palcích rtuti; mnoho zemí používá hPa (QNH).
Co je torr?
1 torr je přesně 1/760 standardní atmosféry (≈133,322 Pa). Běžné ve vakuové technologii.
Kompletní Adresář Nástrojů
Všech 71 nástrojů dostupných na UNITS