Spiediena Pārveidotājs
Spiediens — no paskāliem un psi līdz atmosfērām un toriem
Izprotiet spiedienu laikapstākļos, hidraulikā, aviācijā, vakuuma sistēmās un medicīnā. Pārliecinoši konvertējiet starp Pa, kPa, bar, psi, atm, mmHg, inHg un citiem.
Spiediena pamati
Hidrostatika
Šķidruma stabi rada spiedienu, kas ir proporcionāls dziļumam un blīvumam.
- p = ρ g h
- Ūdens: ~9,81 kPa uz metru
- 1 bārs ≈ 10 m ūdens stabs
Atmosfēras spiediens
Laikapstākļos izmanto hPa (tas pats, kas mbar). Standarts jūras līmenī ir 1013,25 hPa.
- 1 atm = 101,325 kPa
- Zems spiediens → vētras
- Augsts spiediens → labs laiks
Manometriskais pret absolūto
Manometriskais spiediens (piedēklis 'g') mēra attiecībā pret apkārtējo vidi. Absolūtais spiediens (piedēklis 'a') mēra attiecībā pret vakuumu.
- Absolūtais = Manometriskais + Atmosfēriskais
- Jūras līmenī: pievienojiet ~101,325 kPa (14,7 psi)
- Augstums maina atmosfēras bāzes līniju
- Izmantojiet kPa/hPa laikapstākļiem, bāru inženierzinātnēm, psi riepām
- Norādiet manometrisko pret absolūto, lai izvairītos no lielām kļūdām
- Pārveidojiet caur paskāliem (Pa) skaidrības labad
Atmiņas palīglīdzekļi
Ātra mentālā matemātika
bārs ↔ kPa
1 bārs = 100 kPa tieši. Vienkārši pārvietojiet decimālzīmi par 2 vietām.
psi ↔ kPa
1 psi ≈ 7 kPa. Reiziniet ar 7 aptuvenam aprēķinam.
atm ↔ kPa
1 atm ≈ 100 kPa. Standarta atmosfēra ir tuvu 1 bāram.
mmHg ↔ Pa
760 mmHg = 1 atm ≈ 101 kPa. Katrs mmHg ≈ 133 Pa.
inHg ↔ hPa
29,92 inHg = 1013 hPa (standarts). 1 inHg ≈ 34 hPa.
Ūdens stabs
1 metrs H₂O ≈ 10 kPa. Noderīgi hidrauliskā staba aprēķiniem.
Vizuālās spiediena atsauces
| Scenario | Pressure | Visual Reference |
|---|---|---|
| Jūras līmenis | 1013 hPa (1 atm) | Jūsu bāzes līnija - standarta atmosfēras spiediens |
| Automašīnas riepa | 32 psi (2.2 bāri) | Aptuveni 2 reizes lielāks par atmosfēras spiedienu |
| Kalna virsotne (3 km) | ~700 hPa | Par 30% mazāks gaisa spiediens nekā jūras līmenī |
| Spēcīga vētra | 950 hPa | Par 6% zemāks par normu - nes sliktu laiku |
| Niršanas balons (pilns) | 200 bāri | 200 reizes lielāks par atmosfēras spiedienu - milzīga kompresija |
| Vakuuma kamera | 10⁻⁶ Pa | Viena triljonā daļa no atmosfēras - gandrīz ideāls vakuums |
| Dziļais okeāns (10 km) | 1000 bāri | 1000 reizes lielāks par atmosfēras spiedienu - graujoši dziļumi |
| Spiediena mazgātājs | 2000 psi (138 bāri) | 140 reizes lielāks par atmosfēras spiedienu - industriālā jauda |
Bieži sastopamās kļūdas
- Manometriskā un absolūtā spiediena sajaukšanaFix: Vienmēr norādiet 'g' vai 'a' (piem., barg/bara, kPag/kPaa). Manometriskais = Absolūtais - Atmosfēriskais.
- hPa un Pa sajaukšanaFix: 1 hPa = 100 Pa, nevis 1 Pa. Hektopaskāls nozīmē 100 paskālus.
- Pieņemšana, ka mmHg ≡ TorrFix: Tuvu, bet ne identiski: 1 tors = tieši 1/760 atm; 1 mmHg ≈ 133,322 Pa (atkarīgs no temperatūras).
- Augstuma ignorēšanaFix: Atmosfēras spiediens samazinās par ~12% uz km. Manometriskā spiediena konversijām ir nepieciešams vietējais atmosfēras spiediens.
- Ūdens stabs bez blīvumaFix: Spiediens = ρgh. Tīrs ūdens 4°C temperatūrā ≠ jūras ūdens ≠ karsts ūdens. Blīvums ir svarīgs!
- Nepareiza vakuuma mērinstrumenta diapazona izmantošanaFix: Pirani darbojas 10⁵–10⁻¹ Pa, jonu mērinstruments 10⁻²–10⁻⁹ Pa. Lietošana ārpus diapazona dod nepatiesus rādījumus.
Ātrā atsauce
Manometriskais ↔ absolūtais
Absolūtais = Manometriskais + Atmosfēriskais
Jūras līmenī: pievienojiet 101,325 kPa vai 14,696 psi
- Pielāgojiet bāzes līniju augstumam
- Vienmēr dokumentējiet, kura skala
Ūdens stabs
Ūdens stabs uz spiedienu
- 1 mH₂O ≈ 9,80665 kPa
- 10 mH₂O ≈ ~1 bārs
Laikapstākļu konversijas
Altimetra iestatījumi
- 1013 hPa = 29,92 inHg
- 1 inHg ≈ 33,8639 hPa
Altimetrijas ievads
QNH • QFE • QNE
Ziniet savu atsauci
- QNH: Spiediens jūras līmenī (iestata altimetru uz lauka augstumu)
- QFE: Spiediens laukā (altimetrs rāda 0 laukā)
- QNE: Standarts 1013,25 hPa / 29,92 inHg (lidojuma līmeņi)
Ātra spiediena-augstuma matemātika
Īkšķa likumi
- ±1 inHg ≈ ∓1000 pēdas norādīts
- ±1 hPa ≈ ∓27 pēdas norādīts
- Auksts/karsts gaiss: blīvuma kļūdas ietekmē patieso augstumu
Vakuuma instrumentācija
Pirani/termālais
Mēra gāzes siltumvadītspēju
- Diapazons: ~10⁵ → 10⁻¹ Pa (aptuveni)
- Atkarīgs no gāzes; kalibrēt atbilstoši gāzes tipam
- Lieliski piemērots rupjam līdz zemam vakuumam
Jonu/aukstais katods
Jonizācijas strāva pret spiedienu
- Diapazons: ~10⁻² → 10⁻⁹ Pa
- Jutīgs pret piesārņojumu un gāzu sugām
- Izmantot ar izolāciju, lai aizsargātu pie augsta spiediena
Kapacitātes manometrs
Absolūtā diafragmas novirze
- Augsta precizitāte; neatkarīgs no gāzes
- Diapazoni aptver ~10⁻¹ → 10⁵ Pa
- Ideāli piemērots procesu kontrolei
Bieži sastopamās kļūdas, no kurām jāizvairās
- Jaucot manometriskās/absolūtās skalas (barg/bara, kPag/kPaa), norādot aprīkojumu
- Pieņemot, ka mmHg ≡ tors visos apstākļos (nelielas definīcijas atšķirības)
- Jaucot hPa ar Pa (1 hPa = 100 Pa, nevis 1 Pa)
- Ignorējot augstumu, konvertējot manometrisko ↔ absolūto
- Izmantojot ūdens staba konversijas, nekoriģējot šķidruma blīvumu/temperatūru
- Izmantojot vakuuma mērinstrumentu ārpus tā precīzā diapazona
Kur katra mērvienība iederas
Aviācija un altimetrija
Altimetri izmanto inHg vai hPa, kas iestatīti uz vietējo QNH; spiediens ietekmē norādīto augstumu.
- 29,92 inHg = 1013 hPa standarts
- Augsts/zems spiediens nobīda norādīto augstumu
Medicīna
Asinsspiediens izmanto mmHg; elpošanas un CPAP izmanto cmH₂O.
- Tipisks asinsspiediens 120/80 mmHg
- 5–20 cmH₂O CPAP
Inženierzinātnes un hidraulika
Procesu iekārtas un hidraulika bieži izmanto bāru, MPa vai psi.
- Hidrauliskās līnijas: desmitiem līdz simtiem bāru
- Spiediena tvertnes tiek novērtētas bāros/psi
Laikapstākļi un klimats
Laikapstākļu kartes rāda jūras līmeņa spiedienu hPa vai mbar.
- Spēcīgi cikloni < 990 hPa
- Spēcīgi anticikloni > 1030 hPa
Vakuums un tīrās telpas
Vakuuma tehnoloģija izmanto toru vai Pa rupjā, augstā un īpaši augstā vakuumā.
- Rupjais vakuums: ~10³–10⁵ Pa
- UHV: < 10⁻⁶ Pa
Spiediena salīdzinājums dažādos pielietojumos
| Pielietojums | Pa | bar | psi | atm |
|---|---|---|---|---|
| Ideāls vakuums | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Īpaši augsts vakuums | 10⁻⁷ | 10⁻¹² | 1.5×10⁻¹¹ | 10⁻¹² |
| Augsts vakuums (SEM) | 10⁻² | 10⁻⁷ | 1.5×10⁻⁶ | 10⁻⁷ |
| Zems vakuums (rupjais) | 10³ | 0.01 | 0.15 | 0.01 |
| Atmosfēra jūras līmenī | 101,325 | 1.01 | 14.7 | 1 |
| Automašīnas riepa (tipiska) | 220,000 | 2.2 | 32 | 2.2 |
| Velosipēda riepa (šosejas) | 620,000 | 6.2 | 90 | 6.1 |
| Spiediena mazgātājs | 13.8 MPa | 138 | 2,000 | 136 |
| Niršanas balons (pilns) | 20 MPa | 200 | 2,900 | 197 |
| Hidrauliskā prese | 70 MPa | 700 | 10,000 | 691 |
| Dziļais okeāns (11 km) | 110 MPa | 1,100 | 16,000 | 1,086 |
| Dimanta laktas šūna | 100 GPa | 10⁶ | 15×10⁶ | 10⁶ |
Vakuuma un spiediena diapazoni
| Diapazons | Aptuveni Pa | Piemēri |
|---|---|---|
| Atmosfēras | ~101 kPa | Gaiss jūras līmenī |
| Augsts spiediens (rūpniecisks) | > 1 MPa | Hidraulika, tvertnes |
| Rupjais vakuums | 10³–10⁵ Pa | Sūkņi, degazēšana |
| Augsts vakuums | 10⁻¹–10⁻³ Pa | SEM, nogulsnēšana |
| Īpaši augsts vakuums | < 10⁻⁶ Pa | Virsmu zinātne |
Kā darbojas konversijas
- kPa × 1000 → Pa; Pa ÷ 1000 → kPa
- bārs × 100,000 → Pa; Pa ÷ 100,000 → bārs
- psi × 6,89476 → kPa; kPa ÷ 6,89476 → psi
- mmHg × 133,322 → Pa; inHg × 3,386.39 → Pa
Bieži sastopamās konversijas
| No | Uz | Faktors | Piemērs |
|---|---|---|---|
| bārs | kPa | × 100 | 2 bāri = 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 |
Ātri piemēri
Ikdienas etaloni
| Lieta | Tipisks spiediens | Piezīmes |
|---|---|---|
| Atmosfēra jūras līmenī | 1013 hPa | Standarta diena |
| Spēcīgs anticiklons | > 1030 hPa | Labs laiks |
| Spēcīgs ciklons | < 990 hPa | Vētras |
| Automašīnas riepa | 30–35 psi | ~2–2,4 bāri |
| Spiediena mazgātājs | 1,500–3,000 psi | Patērētāju modeļi |
| Niršanas balons | 200–300 bāri | Uzpildes spiediens |
Pārsteidzoši fakti par spiedienu
hPa pret mbar noslēpums
1 hPa = 1 mbar tieši — tie ir vienādi! Meteoroloģija pārgāja no mbar uz hPa SI konsekvences dēļ, bet tie ir skaitliski identiski.
Kāpēc mmHg medicīnā?
Dzīvsudraba manometri bija zelta standarts vairāk nekā 300 gadus. Neskatoties uz to, ka tie tiek pakāpeniski izņemti no lietošanas toksicitātes dēļ, asinsspiediens joprojām tiek mērīts mmHg visā pasaulē!
Augstuma samazināšanās uz pusi likums
Atmosfēras spiediens samazinās uz pusi aptuveni ik pēc 5,5 km (18 000 pēdām) augstuma. Everesta virsotnē (8,8 km) spiediens ir tikai 1/3 no jūras līmeņa spiediena!
Dziļā okeāna graujošais spēks
Mariānas dziļvagā (11 km dziļumā) spiediens sasniedz 1100 bārus — pietiekami, lai acumirklī saspiestu cilvēku. Tas ir kā uz katra kvadrātcentimetra sēdētu 1100 kg!
Kosmosa vakuums
Ārējā kosmosa spiediens ir ~10⁻¹⁷ Pa — tas ir 100 miljonus triljonu reižu mazāk nekā Zemes atmosfēra. Jūsu asinis burtiski vārītos (ķermeņa temperatūrā)!
Riepu spiediena paradokss
Automašīnas riepa ar 32 psi faktiski piedzīvo 46,7 psi absolūto (32 + 14,7 atmosfēras) spiedienu. Mēs mērām manometrisko spiedienu, jo tas ir 'papildu' spiediens, kas veic darbu!
Paskāla pazemīgais vārdabrālis
Paskāls (Pa) ir nosaukts Blēza Paskāla vārdā, kurš pierādīja atmosfēras spiediena esamību, 1648. gadā uznesot barometru kalnā. Viņam bija tikai 25 gadi!
Spiediena katla maģija
Pie 1 bāra (15 psi) virs atmosfēras spiediena ūdens vārās 121°C temperatūrā, nevis 100°C. Tas samazina gatavošanas laiku par 70% — spiediens burtiski paātrina ķīmiju!
Rekordi un ekstrēmi
| Rekords | Spiediens | Piezīmes |
|---|---|---|
| Augstākais jūras līmeņa spiediens | > 1080 hPa | Sibīrijas anticikloni (vēsturiski) |
| Zemākais jūras līmeņa spiediens | ~870–880 hPa | Spēcīgi tropiskie cikloni |
| Dziļais okeāns (~11 km) | ~1,100 bāri | Mariānas dziļvaga |
Spiediena mērīšanas vēsturiskā attīstība
1643
Barometra dzimšana
Evandželista Toričelli izgudroja dzīvsudraba barometru, pētot, kāpēc ūdens sūkņi nevar pacelt ūdeni augstāk par 10 metriem. Viņš radīja pirmo mākslīgo vakuumu un noteica mmHg kā pirmo spiediena mērvienību.
Pierādīja, ka gaisam ir svars un spiediens, kas revolucionizēja mūsu izpratni par atmosfēru. Viņa vārdā nosaukta mērvienība tors (1/760 atm).
1648
Paskāla kalnu eksperiments
Blēzs Paskāls (25 gadi) lika savam svainim aiznest barometru uz Pjuidomas kalnu, pierādot, ka atmosfēras spiediens samazinās līdz ar augstumu. Dzīvsudrabs kalna virsotnē nokritās no 760 mm līdz 660 mm.
Noteica saistību starp augstumu un spiedienu, kas ir fundamentāla aviācijai un meteoroloģijai. Mērvienība paskāls (Pa) godina viņa darbu.
1662
Boila likuma atklāšana
Roberts Boils atklāja apgriezto saistību starp spiedienu un tilpumu (PV = konstante), izmantojot uzlabotus vakuuma sūkņus un J veida caurules aparātu.
Gāzu likumu un termodinamikas pamats. Tas ļāva zinātniski pētīt spiediena un tilpuma attiecības ierobežotās gāzēs.
1849
Burdona caurules izgudrošana
Ežēns Burdons patentēja Burdona caurules mērinstrumentu — izliektu metāla cauruli, kas zem spiediena iztaisnojas. Vienkāršs, izturīgs un precīzs.
Aizstāja trauslos dzīvsudraba manometrus rūpnieciskos pielietojumos. Pēc 175 gadiem tas joprojām ir visizplatītākais mehāniskā spiediena mērinstrumenta dizains.
1913
Bara standartizācija
Bārs tika oficiāli definēts kā 10⁶ dīni/cm² (tieši 100 kPa), izvēlēts tā, lai būtu tuvu atmosfēras spiedienam ērtības labad.
Kļuva par standarta inženiertehnisko mērvienību visā Eiropā. 1 bārs ≈ 1 atmosfēra padarīja mentālos aprēķinus vieglus inženieriem.
1971
Paskāls kā SI mērvienība
Paskāls (Pa = N/m²) tika pieņemts kā oficiālā SI spiediena mērvienība, aizstājot bāru zinātniskos kontekstos.
Vienoja spiediena mērīšanu ar Ņūtona spēka mērvienību. Tomēr bārs joprojām dominē inženierzinātnēs tā ērtās skalas dēļ.
1980.–1990. gadi
Meteoroloģijas pāreja uz SI
Laikapstākļu dienesti visā pasaulē pārgāja no milibāriem (mbar) uz hektopaskāliem (hPa). Tā kā 1 mbar = tieši 1 hPa, visi vēsturiskie dati palika spēkā.
Nesāpīga pāreja uz SI mērvienībām. Lielākā daļa laikapstākļu karšu tagad rāda hPa, lai gan dažas aviācijas nozares joprojām izmanto mbar vai inHg.
2000. gadi
MEMS spiediena revolūcija
Mikroelektromehāniskās sistēmas (MEMS) ļauj izveidot sīkus, lētus, precīzus spiediena sensorus. Atrodami viedtālruņos (barometrs), automašīnās (riepu spiediens) un valkājamās ierīcēs.
Demokratizēja spiediena mērīšanu. Jūsu viedtālrunis var izmērīt augstuma izmaiņas tikai par 1 metru, izmantojot atmosfēras spiedienu.
Padomi
- Vienmēr norādiet manometrisko (g) vai absolūto (a)
- Izmantojiet hPa laikapstākļiem, kPa vai bāru inženierzinātnēm, psi riepām
- Ūdens stabs: ~9,81 kPa uz metru; noderīgi aptuvenām pārbaudēm
- Automātiska zinātniskā notācija: Vērtības < 1 µPa vai > 1 GPa tiek attēlotas zinātniskā notācijā lasāmības labad
Mērvienību katalogs
Metriskā (SI)
| Mērvienība | Simbols | Paskāli | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| bārs | bar | 100,000 | 100 kPa; ērta inženiertehniskā mērvienība. |
| kilopaskāls | kPa | 1,000 | 1,000 Pa; inženierijas skala. |
| megapaskāls | MPa | 1,000,000 | 1,000 kPa; augstspiediena sistēmas. |
| milibārs | mbar | 100 | Milibārs; mantotā meteoroloģija (1 mbar = 1 hPa). |
| paskāls | Pa | 1 | SI bāzes mērvienība (N/m²). |
| gigapaskāls | GPa | 1.000e+9 | 1,000 MPa; materiālu spriegumi. |
| hektopaskāls | hPa | 100 | Hektopaskāls; tas pats, kas mbar; tiek izmantots laikapstākļos. |
Imperatora / ASV
| Mērvienība | Simbols | Paskāli | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| mārciņa uz kvadrātcollu | psi | 6,894.76 | Mārciņas uz kvadrātcollu; riepas, hidraulika (var būt manometriskais vai absolūtais). |
| kilomārciņa uz kvadrātcollu | ksi | 6,894,760 | 1,000 psi; materiālu un konstrukciju specifikācijas. |
| mārciņa uz kvadrātpēdu | psf | 47.8803 | Mārciņas uz kvadrātpēdu; ēku slodzes. |
Atmosfēra
| Mērvienība | Simbols | Paskāli | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| atmosfēra (standarta) | atm | 101,325 | Standarta atmosfēra = 101,325 kPa. |
| atmosfēra (tehniskā) | at | 98,066.5 | Tehniskā atmosfēra ≈ 98,0665 kPa. |
Dzīvsudraba kolonna
| Mērvienība | Simbols | Paskāli | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| dzīvsudraba colla | inHg | 3,386.39 | Colla dzīvsudraba; aviācija un laikapstākļi. |
| dzīvsudraba milimetrs | mmHg | 133.322 | Milimetrs dzīvsudraba; medicīna un vakuums. |
| torrs | Torr | 133.322 | 1/760 no atm ≈ 133,322 Pa. |
| dzīvsudraba centimetrs | cmHg | 1,333.22 | Centimetrs dzīvsudraba; retāk sastopams. |
Ūdens kolonna
| Mērvienība | Simbols | Paskāli | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| ūdens centimetrs | cmH₂O | 98.0665 | Centimetrs ūdens staba; elpošanas/CPAP. |
| ūdens pēda | ftH₂O | 2,989.07 | Pēda ūdens staba. |
| ūdens colla | inH₂O | 249.089 | Colla ūdens staba; ventilācija un HVAC. |
| ūdens metrs | mH₂O | 9,806.65 | Metrs ūdens staba; hidraulika. |
| ūdens milimetrs | mmH₂O | 9.80665 | Milimetrs ūdens staba. |
Zinātniskā / CGS
| Mērvienība | Simbols | Paskāli | Piezīmes |
|---|---|---|---|
| bārijs | Ba | 0.1 | Barijs; 0.1 Pa (CGS). |
| dains uz kvadrātcentimetru | dyn/cm² | 0.1 | Dīns uz cm²; 0.1 Pa (CGS). |
| kilogramspēks uz kvadrātcentimetru | kgf/cm² | 98,066.5 | Kilogramu spēks uz cm² (ne-SI). |
| kilogramspēks uz kvadrātmetru | kgf/m² | 9.80665 | Kilogramu spēks uz m² (ne-SI). |
| kilogramspēks uz kvadrātmilimetru | kgf/mm² | 9,806,650 | Kilogramu spēks uz mm² (ne-SI). |
| kiloņūtons uz kvadrātmetru | kN/m² | 1,000 | Kiloņūtons uz m²; vienāds ar kPa. |
| megaņūtons uz kvadrātmetru | MN/m² | 1,000,000 | Megaņūtons uz m²; vienāds ar MPa. |
| ņūtons uz kvadrātmetru | N/m² | 1 | Ņūtons uz m²; vienāds ar Pa (lieka forma). |
| ņūtons uz kvadrātmilimetru | N/mm² | 1,000,000 | Ņūtons uz mm²; vienāds ar MPa. |
| tonnaspēks uz kvadrātcentimetru | tf/cm² | 98,066,500 | Tonnu spēks uz cm² (ne-SI). |
| tonnaspēks uz kvadrātmetru | tf/m² | 9,806.65 | Tonnu spēks uz m² (ne-SI). |
Bieži uzdotie jautājumi
Kad man vajadzētu izmantot absolūto pret manometrisko spiedienu?
Izmantojiet absolūto termodinamikai/vakuumam; manometrisko praktiskām iekārtu novērtējumiem. Vienmēr apzīmējiet mērvienības ar piedēkli 'a' vai 'g' (piem., bara pret barg, kPaa pret kPag).
Kāpēc piloti izmanto inHg?
Mantotās altimetrijas skalas ir collās dzīvsudraba; daudzas valstis izmanto hPa (QNH).
Kas ir tors?
1 tors ir tieši 1/760 no standarta atmosfēras (≈133,322 Pa). Izplatīts vakuuma tehnoloģijā.
Pilns Rīku Katalogs
Visi 71 rīki, kas pieejami UNITS