Penukar Tekanan
Tekanan — dari pascal dan psi ke atmosfera dan torr
Fahami tekanan dalam cuaca, hidraulik, penerbangan, sistem vakum, dan perubatan. Tukar dengan yakin antara Pa, kPa, bar, psi, atm, mmHg, inHg, dan banyak lagi.
Asas-asas Tekanan
Hidrostatik
Turus bendalir menghasilkan tekanan yang berkadar dengan kedalaman dan ketumpatan.
- p = ρ g h
- Air: ~9.81 kPa per meter
- 1 bar ≈ 10 m turus air
Tekanan atmosfera
Cuaca menggunakan hPa (sama seperti mbar). Standard aras laut ialah 1013.25 hPa.
- 1 atm = 101.325 kPa
- Tekanan rendah → ribut
- Tekanan tinggi → cuaca baik
Tolok vs. mutlak
Tekanan tolok (akhiran 'g') mengukur relatif kepada persekitaran. Tekanan mutlak (akhiran 'a') mengukur relatif kepada vakum.
- Mutlak = Tolok + Atmosfera
- Pada aras laut: tambah ~101.325 kPa (14.7 psi)
- Ketinggian mengubah garis dasar atmosfera
- Gunakan kPa/hPa untuk cuaca, bar untuk kejuruteraan, psi untuk tayar
- Nyatakan tolok vs. mutlak untuk mengelakkan kesilapan besar
- Tukar melalui pascal (Pa) untuk kejelasan
Bantuan Ingatan
Pengiraan Mental Pantas
bar ↔ kPa
1 bar = 100 kPa tepat. Hanya gerakkan titik perpuluhan 2 tempat.
psi ↔ kPa
1 psi ≈ 7 kPa. Darab dengan 7 untuk anggaran kasar.
atm ↔ kPa
1 atm ≈ 100 kPa. Atmosfera standard hampir kepada 1 bar.
mmHg ↔ Pa
760 mmHg = 1 atm ≈ 101 kPa. Setiap mmHg ≈ 133 Pa.
inHg ↔ hPa
29.92 inHg = 1013 hPa (standard). 1 inHg ≈ 34 hPa.
Turus air
1 meter H₂O ≈ 10 kPa. Berguna untuk pengiraan turus hidraulik.
Rujukan Tekanan Visual
| Scenario | Pressure | Visual Reference |
|---|---|---|
| Aras Laut | 1013 hPa (1 atm) | Garis dasar anda - tekanan atmosfera standard |
| Tayar Kereta | 32 psi (2.2 bar) | Kira-kira 2× tekanan atmosfera |
| Puncak Gunung (3 km) | ~700 hPa | 30% kurang tekanan udara berbanding aras laut |
| Ribut Kuat | 950 hPa | 6% di bawah normal - membawa cuaca buruk |
| Tangki Skuba (Penuh) | 200 bar | 200× atmosfera - mampatan besar |
| Kebuk Vakum | 10⁻⁶ Pa | Satu trilion daripada atmosfera - vakum hampir sempurna |
| Lautan Dalam (10 km) | 1000 bar | 1000× atmosfera - kedalaman yang menghancurkan |
| Pencuci Tekanan | 2000 psi (138 bar) | 140× atmosfera - kuasa industri |
Kesilapan Biasa
- Kekeliruan Tolok vs. MutlakFix: Sentiasa nyatakan 'g' atau 'a' (cth., barg/bara, kPag/kPaa). Tolok = Mutlak - Atmosfera.
- Mencampurkan hPa dan PaFix: 1 hPa = 100 Pa, bukan 1 Pa. Hektopascal bermaksud 100 pascal.
- Menganggap mmHg ≡ TorrFix: Hampir tetapi tidak sama: 1 torr = 1/760 atm tepat; 1 mmHg ≈ 133.322 Pa (bergantung pada suhu).
- Mengabaikan KetinggianFix: Tekanan atmosfera menurun ~12% setiap km. Penukaran tolok memerlukan tekanan atmosfera tempatan.
- Turus Air Tanpa KetumpatanFix: Tekanan = ρgh. Air tulen pada 4°C ≠ air laut ≠ air panas. Ketumpatan penting!
- Menggunakan Julat Tolok Vakum yang SalahFix: Pirani berfungsi pada 10⁵–10⁻¹ Pa, tolok Ion pada 10⁻²–10⁻⁹ Pa. Penggunaan di luar julat memberikan bacaan palsu.
Rujukan Pantas
Tolok ↔ mutlak
Mutlak = Tolok + Atmosfera
Pada aras laut: tambah 101.325 kPa atau 14.696 psi
- Laraskan garis dasar untuk ketinggian
- Sentiasa dokumenkan skala mana
Turus air
Turus air kepada tekanan
- 1 mH₂O ≈ 9.80665 kPa
- 10 mH₂O ≈ ~1 bar
Penukaran cuaca
Tetapan altimeter
- 1013 hPa = 29.92 inHg
- 1 inHg ≈ 33.8639 hPa
Pengenalan Altimetri
QNH • QFE • QNE
Ketahui rujukan anda
- QNH: Tekanan aras laut (menetapkan altimeter kepada ketinggian lapangan)
- QFE: Tekanan lapangan (altimeter membaca 0 di lapangan)
- QNE: Standard 1013.25 hPa / 29.92 inHg (aras penerbangan)
Pengiraan pantas tekanan–ketinggian
Peraturan praktikal
- ±1 inHg ≈ ∓1,000 kaki yang ditunjukkan
- ±1 hPa ≈ ∓27 kaki yang ditunjukkan
- Udara sejuk/panas: ralat ketumpatan mempengaruhi ketinggian sebenar
Peralatan Vakum
Pirani/terma
Mengukur kekonduksian terma gas
- Julat: ~10⁵ → 10⁻¹ Pa (anggaran)
- Bergantung pada gas; kalibrasi untuk jenis gas
- Hebat untuk vakum kasar hingga rendah
Ion/katod sejuk
Arus pengionan vs. tekanan
- Julat: ~10⁻² → 10⁻⁹ Pa
- Sensitif terhadap pencemaran dan spesis gas
- Gunakan dengan pengasingan untuk melindungi pada tekanan tinggi
Manometer kapasitans
Lenturan diafragma mutlak
- Ketepatan tinggi; bebas gas
- Julat merangkumi ~10⁻¹ → 10⁵ Pa
- Ideal untuk kawalan proses
Kesilapan Biasa yang Perlu Dielakkan
- Mencampurkan skala tolok/mutlak (barg/bara, kPag/kPaa) semasa menyatakan peralatan
- Menganggap mmHg ≡ torr dalam semua keadaan (sedikit perbezaan definisi)
- Mengelirukan hPa dengan Pa (1 hPa = 100 Pa, bukan 1 Pa)
- Mengabaikan ketinggian semasa menukar tolok ↔ mutlak
- Menggunakan penukaran turus air tanpa membetulkan ketumpatan/suhu bendalir
- Menggunakan tolok vakum di luar julat tepatnya
Di Mana Setiap Unit Sesuai
Penerbangan & altimetri
Altimeter menggunakan inHg atau hPa yang ditetapkan kepada QNH tempatan; tekanan mempengaruhi ketinggian yang ditunjukkan.
- 29.92 inHg = 1013 hPa standard
- Tekanan tinggi/rendah mengalihkan ketinggian yang ditunjukkan
Perubatan
Tekanan darah menggunakan mmHg; pernafasan dan CPAP menggunakan cmH₂O.
- Tekanan darah biasa 120/80 mmHg
- 5–20 cmH₂O untuk CPAP
Kejuruteraan & hidraulik
Peralatan proses dan hidraulik sering menggunakan bar, MPa, atau psi.
- Saluran hidraulik: berpuluh hingga beratus bar
- Bekas tekanan dinilai dalam bar/psi
Cuaca & iklim
Peta cuaca menunjukkan tekanan aras laut dalam hPa atau mbar.
- Tekanan rendah kuat < 990 hPa
- Tekanan tinggi kuat > 1030 hPa
Vakum & bilik bersih
Teknologi vakum menggunakan torr atau Pa merentasi vakum kasar, tinggi, dan ultra-tinggi.
- Vakum kasar: ~10³–10⁵ Pa
- UHV: < 10⁻⁶ Pa
Perbandingan Tekanan Merentas Aplikasi
| Aplikasi | Pa | bar | psi | atm |
|---|---|---|---|---|
| Vakum sempurna | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Vakum ultra-tinggi | 10⁻⁷ | 10⁻¹² | 1.5×10⁻¹¹ | 10⁻¹² |
| Vakum tinggi (SEM) | 10⁻² | 10⁻⁷ | 1.5×10⁻⁶ | 10⁻⁷ |
| Vakum rendah (kasar) | 10³ | 0.01 | 0.15 | 0.01 |
| Atmosfera aras laut | 101,325 | 1.01 | 14.7 | 1 |
| Tayar kereta (biasa) | 220,000 | 2.2 | 32 | 2.2 |
| Tayar basikal (jalan raya) | 620,000 | 6.2 | 90 | 6.1 |
| Pencuci tekanan | 13.8 MPa | 138 | 2,000 | 136 |
| Tangki skuba (penuh) | 20 MPa | 200 | 2,900 | 197 |
| Penekan hidraulik | 70 MPa | 700 | 10,000 | 691 |
| Lautan dalam (11 km) | 110 MPa | 1,100 | 16,000 | 1,086 |
| Sel andas berlian | 100 GPa | 10⁶ | 15×10⁶ | 10⁶ |
Julat Vakum dan Tekanan
| Julat | Anggaran Pa | Contoh |
|---|---|---|
| Atmosfera | ~101 kPa | Udara aras laut |
| Tekanan tinggi (industri) | > 1 MPa | Hidraulik, bekas |
| Vakum kasar | 10³–10⁵ Pa | Pam, penyahgasan |
| Vakum tinggi | 10⁻¹–10⁻³ Pa | SEM, pemendapan |
| Vakum ultra-tinggi | < 10⁻⁶ Pa | Sains permukaan |
Bagaimana Penukaran Berfungsi
- 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
Penukaran Biasa
| Dari | Ke | Faktor | Contoh |
|---|---|---|---|
| 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 |
Contoh Pantas
Penanda Aras Harian
| Benda | Tekanan biasa | Nota |
|---|---|---|
| Atmosfera aras laut | 1013 hPa | Hari standard |
| Tekanan tinggi kuat | > 1030 hPa | Cuaca baik |
| Tekanan rendah kuat | < 990 hPa | Ribut |
| Tayar kereta | 30–35 psi | ~2–2,4 bar |
| Pencuci tekanan | 1,500–3,000 psi | Model pengguna |
| Tangki skuba | 200–300 bar | Tekanan pengisian |
Fakta Menakjubkan tentang Tekanan
Misteri hPa vs. mbar
1 hPa = 1 mbar tepat — mereka adalah sama! Meteorologi beralih dari mbar ke hPa untuk konsistensi SI, tetapi mereka secara numerik adalah sama.
Mengapa mmHg dalam Perubatan?
Manometer raksa adalah standard emas selama lebih dari 300 tahun. Walaupun telah dihentikan secara berperingkat kerana ketoksikan, tekanan darah masih diukur dalam mmHg di seluruh dunia!
Peraturan Separuh Ketinggian
Tekanan atmosfera berkurang separuh kira-kira setiap 5.5 km (18,000 kaki) ketinggian. Di puncak Gunung Everest (8.8 km), tekanan hanya 1/3 dari aras laut!
Daya Penghancur Laut Dalam
Di Jurang Mariana (kedalaman 11 km), tekanan mencapai 1,100 bar — cukup untuk menghancurkan manusia serta-merta. Ia seperti mempunyai 1,100 kg di atas setiap sentimeter persegi!
Vakum Angkasa
Angkasa lepas mempunyai tekanan ~10⁻¹⁷ Pa — itu adalah 100 juta trilion kali lebih rendah daripada atmosfera Bumi. Darah anda akan benar-benar mendidih (pada suhu badan)!
Paradoks Tekanan Tayar
Tayar kereta pada 32 psi sebenarnya mengalami 46.7 psi mutlak (32 + 14.7 atmosfera). Kita mengukur tekanan tolok kerana ia adalah tekanan 'tambahan' yang melakukan kerja!
Nama Sama Pascal yang Rendah Hati
Pascal (Pa) dinamakan sempena Blaise Pascal, yang membuktikan kewujudan tekanan atmosfera dengan membawa barometer ke atas gunung pada tahun 1648. Beliau hanya berumur 25 tahun!
Keajaiban Periuk Tekanan
Pada 1 bar (15 psi) di atas tekanan atmosfera, air mendidih pada 121°C dan bukannya 100°C. Ini mengurangkan masa memasak sebanyak 70% — tekanan secara harfiah mempercepatkan kimia!
Rekod & Ekstrem
| Rekod | Tekanan | Nota |
|---|---|---|
| Tekanan aras laut tertinggi | > 1080 hPa | Tekanan tinggi Siberia (sejarah) |
| Tekanan aras laut terendah | ~870–880 hPa | Siklon tropika yang kuat |
| Lautan dalam (~11 km) | ~1,100 bar | Jurang Mariana |
Evolusi Sejarah Pengukuran Tekanan
1643
Kelahiran Barometer
Evangelista Torricelli mencipta barometer raksa semasa mengkaji mengapa pam air tidak dapat mengangkat air melebihi 10 meter. Mencipta vakum buatan pertama dan menetapkan mmHg sebagai unit tekanan pertama.
Membuktikan bahawa udara mempunyai berat dan tekanan, merevolusikan pemahaman kita tentang atmosfera. Unit torr (1/760 atm) dinamakan sempena penghormatan kepadanya.
1648
Eksperimen Gunung Pascal
Blaise Pascal (25 tahun) meminta abang iparnya membawa barometer ke atas gunung Puy de Dôme, membuktikan bahawa tekanan atmosfera berkurangan dengan ketinggian. Raksa jatuh dari 760mm ke 660mm di puncak.
Menubuhkan hubungan antara ketinggian dan tekanan, asas kepada penerbangan dan meteorologi. Unit pascal (Pa) menghormati hasil kerjanya.
1662
Penemuan Hukum Boyle
Robert Boyle menemui hubungan songsang antara tekanan dan isipadu (PV = malar) menggunakan pam vakum yang lebih baik dan radas tiub-J.
Asas undang-undang gas dan termodinamik. Membolehkan kajian saintifik hubungan tekanan-isipadu dalam gas terkurung.
1849
Penciptaan Tiub Bourdon
Eugène Bourdon mempatenkan tolok tiub Bourdon—tiub logam melengkung yang lurus di bawah tekanan. Mudah, kukuh, dan tepat.
Menggantikan manometer raksa yang rapuh dalam aplikasi industri. Masih merupakan reka bentuk tolok tekanan mekanikal yang paling biasa 175 tahun kemudian.
1913
Penyeragaman Bar
Bar secara rasmi ditakrifkan sebagai 10⁶ dyne/cm² (tepat 100 kPa), dipilih untuk berdekatan dengan tekanan atmosfera untuk kemudahan.
Menjadi unit kejuruteraan standard di seluruh Eropah. 1 bar ≈ 1 atmosfera memudahkan pengiraan mental untuk jurutera.
1971
Pascal sebagai Unit SI
Pascal (Pa = N/m²) diterima pakai sebagai unit SI rasmi untuk tekanan, menggantikan bar dalam konteks saintifik.
Menyatukan pengukuran tekanan dengan unit daya Newton. Walau bagaimanapun, bar tetap dominan dalam kejuruteraan kerana skalanya yang mudah.
1980-an–1990-an
Peralihan SI Meteorologi
Perkhidmatan cuaca di seluruh dunia beralih dari milibar (mbar) ke hektopascal (hPa). Memandangkan 1 mbar = 1 hPa tepat, semua data sejarah kekal sah.
Peralihan tanpa masalah ke unit SI. Kebanyakan peta cuaca kini menunjukkan hPa, walaupun sesetengah penerbangan masih menggunakan mbar atau inHg.
2000-an
Revolusi Tekanan MEMS
Sistem mikro-elektro-mekanikal (MEMS) membolehkan penderia tekanan yang kecil, murah, dan tepat. Terdapat dalam telefon pintar (barometer), kereta (tekanan tayar), dan peranti boleh pakai.
Mendemokrasikan pengukuran tekanan. Telefon pintar anda boleh mengukur perubahan ketinggian hanya 1 meter menggunakan tekanan atmosfera.
Petua
- Sentiasa nyatakan tolok (g) atau mutlak (a)
- Gunakan hPa untuk cuaca, kPa atau bar untuk kejuruteraan, psi untuk tayar
- Turus air: ~9.81 kPa per meter; berguna untuk semakan kasar
- Notasi saintifik automatik: Nilai < 1 µPa atau > 1 GPa dipaparkan sebagai notasi saintifik untuk kebolehbacaan
Katalog Unit
Metrik (SI)
| Unit | Simbol | Pascal | Nota |
|---|---|---|---|
| bar | bar | 100,000 | 100 kPa; unit kejuruteraan yang mudah. |
| kilopascal | kPa | 1,000 | 1,000 Pa; skala kejuruteraan. |
| megapascal | MPa | 1,000,000 | 1,000 kPa; sistem tekanan tinggi. |
| milibar | mbar | 100 | Milibar; meteorologi warisan (1 mbar = 1 hPa). |
| pascal | Pa | 1 | Unit asas SI (N/m²). |
| gigapascal | GPa | 1.000e+9 | 1,000 MPa; tekanan bahan. |
| hektopascal | hPa | 100 | Hektopascal; sama seperti mbar; digunakan dalam cuaca. |
Imperial / AS
| Unit | Simbol | Pascal | Nota |
|---|---|---|---|
| paun per inci persegi | psi | 6,894.76 | Paun per inci persegi; tayar, hidraulik (boleh jadi tolok atau mutlak). |
| kilopaun per inci persegi | ksi | 6,894,760 | 1,000 psi; spesifikasi bahan dan struktur. |
| paun per kaki persegi | psf | 47.8803 | Paun per kaki persegi; beban bangunan. |
Atmosfera
| Unit | Simbol | Pascal | Nota |
|---|---|---|---|
| atmosfera (standard) | atm | 101,325 | Atmosfera standard = 101.325 kPa. |
| atmosfera (teknikal) | at | 98,066.5 | Atmosfera teknikal ≈ 98.0665 kPa. |
Lajur Merkuri
| Unit | Simbol | Pascal | Nota |
|---|---|---|---|
| inci merkuri | inHg | 3,386.39 | Inci raksa; penerbangan dan cuaca. |
| milimeter merkuri | mmHg | 133.322 | Milimeter raksa; perubatan dan vakum. |
| torr | Torr | 133.322 | 1/760 daripada atm ≈ 133.322 Pa. |
| sentimeter merkuri | cmHg | 1,333.22 | Sentimeter raksa; kurang biasa. |
Lajur Air
| Unit | Simbol | Pascal | Nota |
|---|---|---|---|
| sentimeter air | cmH₂O | 98.0665 | Sentimeter turus air; pernafasan/CPAP. |
| kaki air | ftH₂O | 2,989.07 | Kaki turus air. |
| inci air | inH₂O | 249.089 | Inci turus air; pengudaraan dan HVAC. |
| meter air | mH₂O | 9,806.65 | Meter turus air; hidraulik. |
| milimeter air | mmH₂O | 9.80665 | Milimeter turus air. |
Saintifik / CGS
| Unit | Simbol | Pascal | Nota |
|---|---|---|---|
| barye | Ba | 0.1 | Barye; 0.1 Pa (CGS). |
| dyne per sentimeter persegi | dyn/cm² | 0.1 | Dyne per cm²; 0.1 Pa (CGS). |
| kilogram-daya per sentimeter persegi | kgf/cm² | 98,066.5 | Kilogram-daya per cm² (bukan SI). |
| kilogram-daya per meter persegi | kgf/m² | 9.80665 | Kilogram-daya per m² (bukan SI). |
| kilogram-daya per milimeter persegi | kgf/mm² | 9,806,650 | Kilogram-daya per mm² (bukan SI). |
| kilonewton per meter persegi | kN/m² | 1,000 | Kilonewton per m²; sama dengan kPa. |
| meganewton per meter persegi | MN/m² | 1,000,000 | Meganewton per m²; sama dengan MPa. |
| newton per meter persegi | N/m² | 1 | Newton per m²; sama dengan Pa (bentuk berlebihan). |
| newton per milimeter persegi | N/mm² | 1,000,000 | Newton per mm²; sama dengan MPa. |
| tan-daya per sentimeter persegi | tf/cm² | 98,066,500 | Tan-daya per cm² (bukan SI). |
| tan-daya per meter persegi | tf/m² | 9,806.65 | Tan-daya per m² (bukan SI). |
Soalan Lazim
Bila saya perlu guna tekanan mutlak vs. tolok?
Guna mutlak untuk termodinamik/vakum; tolok untuk penarafan peralatan praktikal. Sentiasa labelkan unit dengan akhiran 'a' atau 'g' (cth., bara vs. barg, kPaa vs. kPag).
Mengapa juruterbang guna inHg?
Skala altimetri warisan adalah dalam inci raksa; banyak negara guna hPa (QNH).
Apa itu torr?
1 torr adalah tepat 1/760 daripada atmosfera standard (≈133.322 Pa). Biasa dalam teknologi vakum.
Direktori Alat Lengkap
Semua 71 alat yang tersedia di UNITS