Slėgio Keitiklis
Slėgis — nuo paskalų ir psi iki atmosferų ir torų
Supraskite slėgį orų prognozėse, hidraulikoje, aviacijoje, vakuumo sistemose ir medicinoje. Užtikrintai konvertuokite tarp Pa, kPa, bar, psi, atm, mmHg, inHg ir daugiau.
Slėgio pagrindai
Hidrostatika
Skysčių stulpeliai sukuria slėgį, proporcingą gyliui ir tankiui.
- p = ρ g h
- Vanduo: ~9,81 kPa vienam metrui
- 1 baras ≈ 10 m vandens stulpelio
Atmosferos slėgis
Orų prognozėse naudojamas hPa (tas pats kas mbar). Standartas jūros lygyje yra 1013,25 hPa.
- 1 atm = 101,325 kPa
- Žemas slėgis → audros
- Aukštas slėgis → geras oras
Manometrinis vs. absoliutus
Manometrinis slėgis (priesaga 'g') matuoja santykinai su aplinka. Absoliutus slėgis (priesaga 'a') matuoja santykinai su vakuumu.
- Absoliutus = Manometrinis + Atmosferinis
- Jūros lygyje: pridėkite ~101,325 kPa (14,7 psi)
- Aukštis keičia atmosferos bazinę liniją
- Naudokite kPa/hPa orams, barą inžinerijai, psi padangoms
- Nurodykite manometrinį ar absoliutų, kad išvengtumėte didelių klaidų
- Konvertuokite per paskalius (Pa) aiškumo dėlei
Atminties pagalbininkai
Greitas skaičiavimas mintinai
baras ↔ kPa
1 baras = 100 kPa tiksliai. Tiesiog perkelkite kablelį per 2 vietas.
psi ↔ kPa
1 psi ≈ 7 kPa. Padauginkite iš 7 apytiksliam įvertinimui.
atm ↔ kPa
1 atm ≈ 100 kPa. Standartinė atmosfera yra artima 1 barui.
mmHg ↔ Pa
760 mmHg = 1 atm ≈ 101 kPa. Kiekvienas mmHg ≈ 133 Pa.
inHg ↔ hPa
29,92 inHg = 1013 hPa (standartas). 1 inHg ≈ 34 hPa.
Vandens stulpelis
1 metras H₂O ≈ 10 kPa. Naudinga hidraulinio slėgio galvutės skaičiavimams.
Vaizdinės slėgio nuorodos
| Scenario | Pressure | Visual Reference |
|---|---|---|
| Jūros lygis | 1013 hPa (1 atm) | Jūsų bazinė linija - standartinis atmosferos slėgis |
| Automobilio padanga | 32 psi (2,2 baro) | Apie 2× atmosferos slėgio |
| Kalno viršūnė (3 km) | ~700 hPa | 30% mažesnis oro slėgis nei jūros lygyje |
| Stipri audra | 950 hPa | 6% mažiau nei normalu - neša blogą orą |
| Nardymo balionas (pilnas) | 200 barų | 200× atmosferos slėgio - didžiulis suspaudimas |
| Vakuumo kamera | 10⁻⁶ Pa | Viena trilijonoji atmosferos dalis - beveik tobulas vakuumas |
| Gilus vandenynas (10 km) | 1000 barų | 1000× atmosferos slėgio - gniuždančios gelmės |
| Slėginis ploviklis | 2000 psi (138 barai) | 140× atmosferos slėgio - pramoninė galia |
Dažnos klaidos
- Manometrinio ir absoliutaus slėgio painiavaFix: Visada nurodykite 'g' arba 'a' (pvz., barg/bara, kPag/kPaa). Manometrinis = Absoliutus - Atmosferinis.
- hPa ir Pa maišymasFix: 1 hPa = 100 Pa, o ne 1 Pa. Hektopaskalis reiškia 100 paskalių.
- Prielaida, kad mmHg ≡ TorasFix: Artima, bet ne identiška: 1 toras = 1/760 atm tiksliai; 1 mmHg ≈ 133,322 Pa (priklauso nuo temperatūros).
- Aukščio ignoravimasFix: Atmosferos slėgis mažėja ~12% per km. Manometrinio slėgio konversijoms reikalingas vietinis atmosferos slėgis.
- Vandens stulpelis be tankioFix: Slėgis = ρgh. Grynas vanduo 4°C ≠ jūros vanduo ≠ karštas vanduo. Tankis svarbus!
- Netinkamo vakuumo matuoklio diapazono naudojimasFix: Pirani veikia 10⁵–10⁻¹ Pa, jonų matuoklis 10⁻²–10⁻⁹ Pa. Naudojant už diapazono ribų gaunami klaidingi rodmenys.
Greita nuoroda
Manometrinis ↔ absoliutus
Absoliutus = Manometrinis + Atmosferinis
Jūros lygyje: pridėkite 101,325 kPa arba 14,696 psi
- Koreguokite bazinę liniją pagal aukštį
- Visada dokumentuokite, kuri skalė
Vandens stulpelis
Vandens stulpelis į slėgį
- 1 mH₂O ≈ 9,80665 kPa
- 10 mH₂O ≈ ~1 baras
Orų konversijos
Altimetro nustatymai
- 1013 hPa = 29,92 inHg
- 1 inHg ≈ 33,8639 hPa
Altimetrijos pradžiamokslis
QNH • QFE • QNE
Žinokite savo atskaitos tašką
- QNH: Slėgis jūros lygyje (nustato altimetrą į lauko aukštį)
- QFE: Slėgis lauke (altimetras rodo 0 lauke)
- QNE: Standartas 1013,25 hPa / 29,92 inHg (skrydžio lygiai)
Greitas slėgio ir aukščio skaičiavimas
Nykščio taisyklės
- ±1 inHg ≈ ∓1 000 pėdų nurodyta
- ±1 hPa ≈ ∓27 pėdos nurodyta
- Šaltas/karštas oras: tankio klaidos veikia tikrąjį aukštį
Vakuumo instrumentai
Pirani/terminis
Matuoja dujų šiluminį laidumą
- Diapazonas: ~10⁵ → 10⁻¹ Pa (apytiksliai)
- Priklauso nuo dujų; kalibruokite pagal dujų tipą
- Puikiai tinka grubiam ir žemam vakuumui
Jonų/šaltasis katodas
Jonizacijos srovė vs. slėgis
- Diapazonas: ~10⁻² → 10⁻⁹ Pa
- Jautrus užteršimui ir dujų rūšims
- Naudokite su izoliacija, kad apsaugotumėte esant dideliam slėgiui
Talpinis manometras
Absoliutus diafragmos nukrypimas
- Didelis tikslumas; nepriklauso nuo dujų
- Diapazonai apima ~10⁻¹ → 10⁵ Pa
- Idealus proceso valdymui
Dažnos klaidos, kurių reikia vengti
- Maišant manometrines/absoliutines skales (barg/bara, kPag/kPaa) nurodant įrangą
- Priimant, kad mmHg ≡ toras visomis sąlygomis (nedideli apibrėžimo skirtumai)
- Painiojant hPa su Pa (1 hPa = 100 Pa, o ne 1 Pa)
- Ignoruojant aukštį konvertuojant manometrinį ↔ absoliutų
- Naudojant vandens stulpelio konversijas, nepataisant skysčio tankio/temperatūros
- Naudojant vakuumo matuoklį už jo tikslaus diapazono ribų
Kur tinka kiekvienas vienetas
Aviacija ir altimetrija
Altimetrai naudoja inHg arba hPa, nustatytus pagal vietinį QNH; slėgis veikia nurodytą aukštį.
- 29,92 inHg = 1013 hPa standartas
- Aukštas/žemas slėgis keičia nurodytą aukštį
Medicina
Kraujo spaudimas naudoja mmHg; kvėpavimo aparatai ir CPAP naudoja cmH₂O.
- Tipinis kraujo spaudimas 120/80 mmHg
- 5–20 cmH₂O CPAP
Inžinerija ir hidraulika
Procesų įranga ir hidraulika dažnai naudoja bar, MPa arba psi.
- Hidraulinės linijos: nuo dešimčių iki šimtų barų
- Slėginiai indai vertinami bar/psi
Oras ir klimatas
Orų žemėlapiai rodo slėgį jūros lygyje hPa arba mbar.
- Stiprūs žemi slėgiai < 990 hPa
- Stiprūs aukšti slėgiai > 1030 hPa
Vakuumas ir švarios patalpos
Vakuumo technologija naudoja torą arba Pa grubiame, aukštame ir itin aukštame vakuume.
- Grubus vakuumas: ~10³–10⁵ Pa
- UHV: < 10⁻⁶ Pa
Slėgio palyginimas įvairiose srityse
| Sritis | Pa | bar | psi | atm |
|---|---|---|---|---|
| Tobulas vakuumas | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Itin aukštas vakuumas | 10⁻⁷ | 10⁻¹² | 1.5×10⁻¹¹ | 10⁻¹² |
| Aukštas vakuumas (SEM) | 10⁻² | 10⁻⁷ | 1.5×10⁻⁶ | 10⁻⁷ |
| Žemas vakuumas (grubus) | 10³ | 0.01 | 0.15 | 0.01 |
| Atmosfera jūros lygyje | 101,325 | 1.01 | 14.7 | 1 |
| Automobilio padanga (tipinė) | 220,000 | 2.2 | 32 | 2.2 |
| Dviračio padanga (plento) | 620,000 | 6.2 | 90 | 6.1 |
| Slėginis ploviklis | 13.8 MPa | 138 | 2,000 | 136 |
| Nardymo balionas (pilnas) | 20 MPa | 200 | 2,900 | 197 |
| Hidraulinis presas | 70 MPa | 700 | 10,000 | 691 |
| Gilus vandenynas (11 km) | 110 MPa | 1,100 | 16,000 | 1,086 |
| Deimantinis priekalas | 100 GPa | 10⁶ | 15×10⁶ | 10⁶ |
Vakuumo ir slėgio diapazonai
| Diapazonas | Apytiksliai Pa | Pavyzdžiai |
|---|---|---|
| Atmosferinis | ~101 kPa | Oras jūros lygyje |
| Aukštas slėgis (pramoninis) | > 1 MPa | Hidraulika, indai |
| Grubus vakuumas | 10³–10⁵ Pa | Siurbliai, degazavimas |
| Aukštas vakuumas | 10⁻¹–10⁻³ Pa | SEM, nusodinimas |
| Itin aukštas vakuumas | < 10⁻⁶ Pa | Paviršių mokslas |
Kaip veikia konversijos
- kPa × 1000 → Pa; Pa ÷ 1000 → kPa
- baras × 100 000 → Pa; Pa ÷ 100 000 → baras
- psi × 6,89476 → kPa; kPa ÷ 6,89476 → psi
- mmHg × 133,322 → Pa; inHg × 3 386,39 → Pa
Dažnos konversijos
| Iš | Į | Faktorius | Pavyzdys |
|---|---|---|---|
| baras | kPa | × 100 | 2 barai = 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 |
Greiti pavyzdžiai
Kasdieniai orientyrai
| Dalykas | Tipiškas slėgis | Pastabos |
|---|---|---|
| Atmosfera jūros lygyje | 1013 hPa | Standartinė diena |
| Stiprus aukštas slėgis | > 1030 hPa | Geras oras |
| Stiprus žemas slėgis | < 990 hPa | Audros |
| Automobilio padanga | 30–35 psi | ~2–2,4 baro |
| Slėginis ploviklis | 1 500–3 000 psi | Vartotojų modeliai |
| Nardymo balionas | 200–300 barų | Užpildymo slėgis |
Nuostabūs faktai apie slėgį
hPa vs. mbar paslaptis
1 hPa = 1 mbar tiksliai — jie yra tas pats! Meteorologija perėjo nuo mbar prie hPa dėl SI suderinamumo, tačiau skaitine verte jie yra identiški.
Kodėl medicinoje naudojamas mmHg?
Gyvsidabrio manometrai buvo aukso standartas daugiau nei 300 metų. Nepaisant to, kad jie buvo palaipsniui atsisakyti dėl toksiškumo, kraujo spaudimas visame pasaulyje vis dar matuojamas mmHg!
Aukščio pusėjimo taisyklė
Atmosferos slėgis maždaug perpus sumažėja kas 5,5 km (18 000 pėdų) aukščio. Everesto viršūnėje (8,8 km) slėgis yra tik 1/3 jūros lygio slėgio!
Gilaus vandenyno gniuždanti jėga
Marianų įduboje (11 km gylio) slėgis siekia 1 100 barų — pakankamai, kad akimirksniu sutraiškytų žmogų. Tai tarsi ant kiekvieno kvadratinio centimetro sėdėtų 1 100 kg!
Kosmoso vakuumas
Išorinėje erdvėje slėgis yra ~10⁻¹⁷ Pa — tai 100 milijonų trilijonų kartų mažiau nei Žemės atmosfera. Jūsų kraujas tiesiogine prasme užvirtų (kūno temperatūroje)!
Padangų slėgio paradoksas
Automobilio padanga su 32 psi slėgiu iš tikrųjų patiria 46,7 psi absoliutų slėgį (32 + 14,7 atmosferos). Mes matuojame manometrinį slėgį, nes tai yra „papildomas“ slėgis, atliekantis darbą!
Paskalio kuklus bendravardis
Paskalis (Pa) pavadintas Blaise'o Pascalio vardu, kuris 1648 m. įrodė atmosferos slėgio egzistavimą, nešdamas barometrą į kalną. Jam buvo tik 25 metai!
Greitpuodžio magija
Esant 1 barui (15 psi) virš atmosferos slėgio, vanduo verda 121°C, o ne 100°C. Tai sutrumpina gaminimo laiką 70% — slėgis tiesiogine prasme pagreitina chemiją!
Rekordai ir ekstremumai
| Rekordas | Slėgis | Pastabos |
|---|---|---|
| Aukščiausias slėgis jūros lygyje | > 1080 hPa | Sibiro anticiklonai (istoriniai) |
| Žemiausias slėgis jūros lygyje | ~870–880 hPa | Stiprūs tropiniai ciklonai |
| Gilus vandenynas (~11 km) | ~1 100 barų | Marianų įduba |
Istorinė slėgio matavimo evoliucija
1643
Barometro gimimas
Evangelista Torricelli išrado gyvsidabrio barometrą, tyrinėdamas, kodėl vandens siurbliai negali pakelti vandens aukščiau nei 10 metrų. Sukūrė pirmąjį dirbtinį vakuumą ir nustatė mmHg kaip pirmąjį slėgio vienetą.
Įrodė, kad oras turi svorį ir slėgį, o tai pakeitė mūsų supratimą apie atmosferą. Jo garbei pavadintas toras (1/760 atm).
1648
Paskalio kalnų eksperimentas
Blaise'as Pascalis (25 m.) liepė savo svainiui nešti barometrą į Puy de Dôme kalną, įrodydamas, kad atmosferos slėgis mažėja su aukščiu. Gyvsidabris viršūnėje nukrito nuo 760 mm iki 660 mm.
Nustatė ryšį tarp aukščio ir slėgio, kuris yra fundamentalus aviacijai ir meteorologijai. Paskalio (Pa) vienetas pagerbia jo darbą.
1662
Boilio dėsnio atradimas
Robertas Boyle'as atrado atvirkštinį ryšį tarp slėgio ir tūrio (PV = konstanta), naudodamas patobulintus vakuumo siurblius ir J formos vamzdžio aparatą.
Dujų dėsnių ir termodinamikos pagrindas. Leido moksliškai tirti slėgio ir tūrio santykius uždaruose dujose.
1849
Burdono vamzdžio išradimas
Eugène'as Bourdonas patentavo Burdono vamzdžio manometrą – išlenktą metalinį vamzdį, kuris išsitiesina veikiant slėgiui. Paprastas, tvirtas ir tikslus.
Pakeitė trapius gyvsidabrio manometrus pramoninėse programose. Po 175 metų tai vis dar yra labiausiai paplitęs mechaninio slėgio matuoklio dizainas.
1913
Baro standartizavimas
Baras oficialiai apibrėžtas kaip 10⁶ dinų/cm² (tiksliai 100 kPa), pasirinktas taip, kad būtų artimas atmosferos slėgiui patogumo sumetimais.
Tapau standartiniu inžineriniu vienetu visoje Europoje. 1 baras ≈ 1 atmosfera palengvino inžinieriams skaičiavimus mintinai.
1971
Paskalis kaip SI vienetas
Paskalis (Pa = N/m²) priimtas kaip oficialus SI slėgio vienetas, pakeičiantis barą moksliniuose kontekstuose.
Suvienodino slėgio matavimą su Niutono jėgos vienetu. Tačiau baras išlieka dominuojantis inžinerijoje dėl patogios skalės.
1980–1990 m.
Meteorologijos perėjimas prie SI
Oro tarnybos visame pasaulyje perėjo nuo milibarų (mbar) prie hektopaskalių (hPa). Kadangi 1 mbar = 1 hPa, visi istoriniai duomenys išliko galiojantys.
Neskausmingas perėjimas prie SI vienetų. Dauguma orų žemėlapių dabar rodo hPa, nors kai kurios aviacijos sritys vis dar naudoja mbar arba inHg.
2000-ieji
MEMS slėgio revoliucija
Mikroelektromechaninės sistemos (MEMS) leidžia kurti mažus, pigius ir tikslius slėgio jutiklius. Randami išmaniuosiuose telefonuose (barometras), automobiliuose (padangų slėgis) ir nešiojamuosiuose įrenginiuose.
Demokratizavo slėgio matavimą. Jūsų išmanusis telefonas gali išmatuoti vos 1 metro aukščio pokyčius, naudodamas atmosferos slėgį.
Patarimai
- Visada nurodykite manometrinį (g) arba absoliutų (a)
- Naudokite hPa orams, kPa arba barą inžinerijai, psi padangoms
- Vandens stulpelis: ~9,81 kPa vienam metrui; naudinga grubiems patikrinimams
- Automatinis mokslinis žymėjimas: reikšmės < 1 µPa arba > 1 GPa rodomos moksliniu žymėjimu, kad būtų lengviau skaityti
Vienetų katalogas
Metrinė (SI)
| Vienetas | Simbolis | Paskaliai | Pastabos |
|---|---|---|---|
| baras | bar | 100,000 | 100 kPa; patogus inžinerinis vienetas. |
| kilopaskalis | kPa | 1,000 | 1 000 Pa; inžinerinė skalė. |
| megapaskalis | MPa | 1,000,000 | 1 000 kPa; aukšto slėgio sistemos. |
| milibaras | mbar | 100 | Milibaras; senoji meteorologija (1 mbaras = 1 hPa). |
| paskalis | Pa | 1 | SI bazinis vienetas (N/m²). |
| gigapaskalis | GPa | 1.000e+9 | 1 000 MPa; medžiagų įtempiai. |
| hektopaskalis | hPa | 100 | Hektopaskalis; tas pats kas mbaras; naudojamas orų prognozėse. |
Imperinė / JAV
| Vienetas | Simbolis | Paskaliai | Pastabos |
|---|---|---|---|
| svaras kvadratiniam coliui | psi | 6,894.76 | Svarai kvadratiniam coliui; padangos, hidraulika (gali būti manometrinis arba absoliutus). |
| kilosvaras kvadratiniam coliui | ksi | 6,894,760 | 1 000 psi; medžiagų ir konstrukcijų specifikacijos. |
| svaras kvadratinei pėdai | psf | 47.8803 | Svarai kvadratinei pėdai; pastatų apkrovos. |
Atmosfera
| Vienetas | Simbolis | Paskaliai | Pastabos |
|---|---|---|---|
| atmosfera (standartinė) | atm | 101,325 | Standartinė atmosfera = 101,325 kPa. |
| atmosfera (techninė) | at | 98,066.5 | Techninė atmosfera ≈ 98,0665 kPa. |
Gyvsidabrio stulpelis
| Vienetas | Simbolis | Paskaliai | Pastabos |
|---|---|---|---|
| gyvsidabrio colis | inHg | 3,386.39 | Colis gyvsidabrio; aviacija ir orai. |
| gyvsidabrio milimetras | mmHg | 133.322 | Milimetras gyvsidabrio; medicina ir vakuumas. |
| toras | Torr | 133.322 | 1/760 atm ≈ 133,322 Pa. |
| gyvsidabrio centimetras | cmHg | 1,333.22 | Centimetras gyvsidabrio; rečiau naudojamas. |
Vandens stulpelis
| Vienetas | Simbolis | Paskaliai | Pastabos |
|---|---|---|---|
| vandens centimetras | cmH₂O | 98.0665 | Centimetras vandens stulpelio; kvėpavimo aparatai/CPAP. |
| vandens pėda | ftH₂O | 2,989.07 | Pėda vandens stulpelio. |
| vandens colis | inH₂O | 249.089 | Colis vandens stulpelio; vėdinimas ir ŠVOK. |
| vandens metras | mH₂O | 9,806.65 | Metras vandens stulpelio; hidraulika. |
| vandens milimetras | mmH₂O | 9.80665 | Milimetras vandens stulpelio. |
Mokslinė / CGS
| Vienetas | Simbolis | Paskaliai | Pastabos |
|---|---|---|---|
| barija | Ba | 0.1 | Barija; 0,1 Pa (CGS). |
| dinas kvadratiniam centimetrui | dyn/cm² | 0.1 | Dinas kvadratiniam cm; 0,1 Pa (CGS). |
| kilogramas-jėga kvadratiniam centimetrui | kgf/cm² | 98,066.5 | Kilogramas-jėga kvadratiniam cm (ne SI). |
| kilogramas-jėga kvadratiniam metrui | kgf/m² | 9.80665 | Kilogramas-jėga kvadratiniam metrui (ne SI). |
| kilogramas-jėga kvadratiniam milimetrui | kgf/mm² | 9,806,650 | Kilogramas-jėga kvadratiniam mm (ne SI). |
| kiloniutonas kvadratiniam metrui | kN/m² | 1,000 | Kiloniutonas kvadratiniam metrui; lygus kPa. |
| meganiutonas kvadratiniam metrui | MN/m² | 1,000,000 | Meganiutonas kvadratiniam metrui; lygus MPa. |
| niutonas kvadratiniam metrui | N/m² | 1 | Niutonas kvadratiniam metrui; lygus Pa (perteklinė forma). |
| niutonas kvadratiniam milimetrui | N/mm² | 1,000,000 | Niutonas kvadratiniam mm; lygus MPa. |
| tona-jėga kvadratiniam centimetrui | tf/cm² | 98,066,500 | Tona-jėga kvadratiniam cm (ne SI). |
| tona-jėga kvadratiniam metrui | tf/m² | 9,806.65 | Tona-jėga kvadratiniam metrui (ne SI). |
Dažnai užduodami klausimai
Kada turėčiau naudoti absoliutų, o kada manometrinį slėgį?
Naudokite absoliutų termodinamikai/vakuumui; manometrinį praktiniams įrangos įvertinimams. Visada pažymėkite vienetus su priesaga 'a' arba 'g' (pvz., bara vs. barg, kPaa vs. kPag).
Kodėl pilotai naudoja inHg?
Senosios altimetrijos skalės yra coliais gyvsidabrio; daugelis šalių naudoja hPa (QNH).
Kas yra toras?
1 toras yra tiksliai 1/760 standartinės atmosferos (≈133,322 Pa). Įprasta vakuumo technologijoje.
Visas Įrankių Katalogas
Visi 71 įrankiai, pasiekiami UNITS