Przelicznik przenikalności
Konwerter Przepuszczalności
Przeliczaj między 4 różnymi typami jednostek przepuszczalności z naukową precyzją. Przepuszczalność magnetyczna (H/m), płynów (darcy), gazów (barrer) i pary (perm) mierzą fundamentalnie różne właściwości fizyczne i nie mogą być przeliczane między typami.
Czym jest Przepuszczalność?
Przepuszczalność mierzy, jak łatwo coś przechodzi przez materiał, ale ta prosta definicja ukrywa kluczowy fakt: w fizyce i inżynierii istnieją CZTERY całkowicie różne typy przepuszczalności, z których każdy mierzy inne wielkości fizyczne.
Cztery Typy Przepuszczalności
Przepuszczalność Magnetyczna (μ)
Mierzy, jak łatwo strumień magnetyczny przechodzi przez materiał. Wiąże gęstość strumienia magnetycznego (B) z natężeniem pola magnetycznego (H).
Jednostki: H/m, μH/m, nH/m, przepuszczalność względna (μᵣ)
Wzór: B = μ × H
Zastosowania: Elektromagnesy, transformatory, ekranowanie magnetyczne, cewki indukcyjne, aparaty MRI
Przykłady: Próżnia (μᵣ = 1), Żelazo (μᵣ = 5,000), Permaloj (μᵣ = 100,000)
Przepuszczalność Płynów (k)
Mierzy, jak łatwo płyny (ropa, woda, gaz) przepływają przez ośrodki porowate, takie jak skała czy gleba. Kluczowa dla inżynierii naftowej.
Jednostki: darcy (D), milidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Wzór: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Zastosowania: Złoża ropy/gazu, przepływ wód gruntowych, drenaż gleby, charakteryzacja skał
Przykłady: Łupek (1-100 nD), Piaskowiec (10-1000 mD), Żwir (>10 D)
Przepuszczalność Gazów (P)
Mierzy, jak szybko określone gazy przenikają przez polimery, membrany lub materiały opakowaniowe. Stosowana w opakowaniach i nauce o membranach.
Jednostki: barrer, GPU (jednostka przenikania gazu), mol·m/(s·m²·Pa)
Wzór: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Zastosowania: Opakowania żywności, membrany do separacji gazów, powłoki ochronne, skafandry kosmiczne
Przykłady: HDPE (0,5 barrer dla O₂), Guma silikonowa (600 barrer dla O₂)
Przepuszczalność Pary Wodnej
Mierzy szybkość przenikania wilgoci przez materiały budowlane, tkaniny lub opakowania. Kluczowa dla kontroli wilgoci i fizyki budowli.
Jednostki: perm, perm-cal, g/(Pa·s·m²)
Wzór: WVTR = przepuszczalność × różnica ciśnień pary
Zastosowania: Bariery parowe w budownictwie, tkaniny oddychające, zarządzanie wilgocią, opakowania
Przykłady: Polietylen (0,06 perm), Sklejka (0,7 perm), Niemalowana płyta gipsowo-kartonowa (20-50 perm)
Szybkie Fakty
Nie można przeliczać między typami
Przepuszczalność magnetyczna (H/m) ≠ Przepuszczalność płynów (darcy) ≠ Przepuszczalność gazów (barrer) ≠ Przepuszczalność pary (perm). Mierzą one różne zjawiska fizyczne!
Ekstremalny zakres
Przepuszczalność płynów obejmuje 21 rzędów wielkości: od ciasnego łupku (10⁻⁹ darcy) do żwiru (10¹² darcy)
Pomyłka w nazwie jednostki
Słowo 'przepuszczalność' jest używane dla wszystkich czterech typów, ale są to całkowicie różne wielkości. Zawsze określaj, który typ!
Specyficzna dla materiału
Przepuszczalność gazów zależy ZARÓWNO od materiału, JAK I od rodzaju gazu. Przepuszczalność tlenu ≠ przepuszczalność azotu dla tego samego materiału!
Przepuszczalność Magnetyczna (μ)
Przepuszczalność magnetyczna opisuje, jak materiał reaguje na pole magnetyczne. Jest to stosunek gęstości strumienia magnetycznego (B) do natężenia pola magnetycznego (H).
Wzór: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = gęstość strumienia magnetycznego (T), H = natężenie pola magnetycznego (A/m), μ = przepuszczalność (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (przestrzeń swobodna), μᵣ = przepuszczalność względna (bezwymiarowa)
Kategorie Materiałów
| Typ | Przepuszczalność Względna | Przykłady |
|---|---|---|
| Diamagnetyczny | μᵣ < 1 | Bizmut (0,999834), Miedź (0,999994), Woda (0,999991) |
| Paramagnetyczny | 1 < μᵣ < 1,01 | Aluminium (1,000022), Platyna (1,000265), Powietrze (1,0000004) |
| Ferromagnetyczny | μᵣ >> 1 | Żelazo (5,000), Nikiel (600), Permaloj (100,000) |
Przepuszczalność Płynów (Darcy)
Przepuszczalność płynów mierzy, jak łatwo płyny przepływają przez porowatą skałę lub glebę. Darcy jest standardową jednostką w inżynierii naftowej.
Wzór: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = natężenie przepływu (m³/s), k = przepuszczalność (m²), A = pole przekroju poprzecznego (m²), ΔP = różnica ciśnień (Pa), μ = lepkość płynu (Pa·s), L = długość (m)
Czym jest Darcy?
1 darcy to przepuszczalność, która pozwala na przepływ 1 cm³/s płynu (o lepkości 1 centypuaza) przez przekrój 1 cm² pod gradientem ciśnienia 1 atm/cm.
Odpowiednik SI: 1 darcy = 9,869233 × 10⁻¹³ m²
Zakresy przepuszczalności w inżynierii naftowej
| Kategoria | Przepuszczalność | Opis | Przykłady: |
|---|---|---|---|
| Ultra-ciasny (Łupek) | 1-100 nanodarcy (nD) | Wymaga szczelinowania hydraulicznego dla ekonomicznej produkcji | Łupek Bakken, łupek Marcellus, łupek Eagle Ford |
| Ciasny Gaz/Ropa | 0,001-1 milidarcy (mD) | Trudny do wydobycia, wymaga stymulacji | Ciasne piaskowce, niektóre węglany |
| Konwencjonalny Zbiornik | 1-1000 milidarcy | Dobra produktywność ropy/gazu | Większość komercyjnych zbiorników piaskowcowych i węglanowych |
| Doskonały Zbiornik | 1-10 darcy | Doskonała produktywność | Wysokiej jakości piaskowce, spękane węglany |
| Ekstremalnie Przepuszczalny | > 10 darcy | Bardzo wysokie natężenia przepływu | Żwir, gruby piasek, silnie spękana skała |
Przepuszczalność Gazów (Barrer)
Przepuszczalność gazów mierzy, jak szybko określone gazy przenikają przez polimery i membrany. Barrer jest standardową jednostką, nazwaną na cześć fizyka Richarda Barrera.
Wzór: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = przepuszczalność (barrer), N = ilość przenikniętego gazu (cm³ w STP), L = grubość materiału (cm), A = powierzchnia (cm²), Δp = różnica ciśnień (cmHg), t = czas (s)
Czym jest Barrer?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Mierzy objętość gazu (w standardowej temperaturze i ciśnieniu), która przenika przez jednostkę grubości na jednostkę powierzchni na jednostkę czasu na jednostkę różnicy ciśnień.
Alternatywne jednostki: 1 barrer = 3,348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Przykład: Guma silikonowa: H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Zastosowania
| Dziedzina | Zastosowanie | Przykłady |
|---|---|---|
| Opakowania Żywności | Niska przepuszczalność O₂ zachowuje świeżość | EVOH (0,05 barrer), PET (0,05-0,2 barrer) |
| Separacja Gazów | Wysoka przepuszczalność oddziela gazy (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Guma silikonowa, poliimidy |
| Opakowania Medyczne | Folie barierowe chronią przed wilgocią/tlenem | Opakowania blistrowe, butelki farmaceutyczne |
| Wykładziny Opon | Niska przepuszczalność powietrza utrzymuje ciśnienie | Guma halobutylowa (30-40 barrer) |
Przepuszczalność Pary Wodnej (Perm)
Przepuszczalność pary wodnej mierzy przenikanie wilgoci przez materiały. Jest kluczowa dla fizyki budowli, zapobiegania pleśni, kondensacji i uszkodzeniom konstrukcyjnym.
Wzór: WVTR = przepuszczalność × (p₁ - p₂)
WVTR = szybkość przenikania pary wodnej, przepuszczalność = przepuszczalność/grubość, p₁, p₂ = ciśnienia pary po obu stronach
Czym jest Perm?
US Perm: 1 perm (US) = 1 gran/(h·ft²·inHg) = 5,72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (metryczny) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57,45 perm-cal (US)
Uwaga: Perm-cal obejmuje grubość; perm to przepuszczalność (już podzielona przez grubość)
Klasyfikacje materiałów budowlanych
| Kategoria | Opis | Przykłady: |
|---|---|---|
| Bariery Parowe (< 0,1 perm) | Blokują prawie całe przenikanie wilgoci | Folia polietylenowa (0,06 perm), folia aluminiowa (0,0 perm), tapeta winylowa (0,05 perm) |
| Opóźniacze Pary (0,1-1 perm) | Znacznie spowalniają wilgoć, ale nie są pełną barierą | Farba olejna (0,3 perm), papier kraft (0,4 perm), sklejka (0,7 perm) |
| Półprzepuszczalne (1-10 perm) | Pozwalają na pewne przenikanie wilgoci | Farba lateksowa (1-5 perm), płyta OSB (2 perm), papier budowlany (5 perm) |
| Przepuszczalne (> 10 perm) | Swobodnie pozwalają na przenikanie wilgoci | Niemalowana płyta gipsowo-kartonowa (20-50 perm), izolacja z włókna szklanego (>100 perm), folia budowlana (>50 perm) |
Zimny klimat: W zimnym klimacie bariery parowe umieszcza się po ciepłej (wewnętrznej) stronie, aby zapobiec kondensacji wilgoci wewnętrznej w zimnych wnękach ściennych.
Gorący wilgotny klimat: W gorącym, wilgotnym klimacie bariery parowe powinny znajdować się na zewnątrz LUB należy stosować ściany przepuszczalne, aby umożliwić wysychanie w obu kierunkach.
Szybkie Tabele Przeliczeniowe
Przepuszczalność Magnetyczna
| Od | Do |
|---|---|
| 1 H/m | 1.000.000 μH/m |
| 1 H/m | 795.774,7 μᵣ |
| μ₀ (próżnia) | 1,257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (próżnia) | 1,257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (żelazo) | 0,001257 H/m |
Przepuszczalność Płynów (Darcy)
| Od | Do |
|---|---|
| 1 darcy | 1.000 milidarcy (mD) |
| 1 darcy | 9,869 × 10⁻¹³ m² |
| 1 milidarcy | 10⁻⁶ darcy |
| 1 nanodarcy | 10⁻⁹ darcy |
| 1 m² | 1,013 × 10¹² darcy |
Przepuszczalność Gazów
| Od | Do |
|---|---|
| 1 barrer | 10.000 GPU |
| 1 barrer | 3,348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Dobra bariera |
| > 1000 barrer | Słaba bariera (wysoka przepuszczalność) |
Przepuszczalność Pary Wodnej
| Od | Do |
|---|---|
| 1 perm (US) | 5,72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-cal | 1,459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (metryczny) | 57,45 perm-cal (US) |
| < 0,1 perm | Bariera parowa |
| > 10 perm | Paroprzepuszczalny |
Często Zadawane Pytania
Czy mogę przeliczyć darcy na barrer lub perm?
Nie! Mierzą one całkowicie różne właściwości fizyczne. Przepuszczalność płynów (darcy), gazów (barrer), pary (perm) i magnetyczna (H/m) to cztery odrębne wielkości, których nie można przeliczać między sobą. Użyj filtra kategorii w konwerterze.
Dlaczego przepuszczalność gazów zależy od rodzaju gazu?
Różne gazy mają różne rozmiary cząsteczek i interakcje z materiałami. H₂ i He przenikają szybciej niż O₂ czy N₂. Zawsze określaj gaz: 'przepuszczalność O₂ = 0,5 barrer', a nie tylko 'przepuszczalność = 0,5 barrer'.
Jaka jest różnica między perm a perm-cal?
Perm-cal to przepuszczalność (właściwość materiału niezależna od grubości). Perm to przenikalność (zależna od grubości). Zależność: przenikalność = przepuszczalność/grubość. Użyj perm-cal do porównywania materiałów.
Jak inżynierowie naftowi używają darcy?
Przepuszczalność złoża określa natężenie przepływu ropy/gazu. Złoże o przepuszczalności 100 mD może produkować 500 baryłek/dzień; złoże ciasnego gazu o przepuszczalności 1 mD wymaga szczelinowania hydraulicznego. Formacje łupkowe (1-100 nD) są niezwykle ciasne.
Dlaczego przepuszczalność względna (μᵣ) jest bezwymiarowa?
Jest to stosunek porównujący przepuszczalność materiału do przepuszczalności próżni (μ₀). Aby uzyskać przepuszczalność bezwzględną w H/m: μ = μ₀ × μᵣ = 1,257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Dla żelaza (μᵣ = 5000), μ = 0,00628 H/m.
Czy wysoka przepuszczalność jest zawsze dobra?
Zależy od zastosowania! Wysoki darcy jest dobry dla szybów naftowych, ale zły dla szczelności. Wysoki barrer jest dobry dla tkanin oddychających, ale zły dla opakowań żywności. Rozważ swój cel inżynieryjny: bariera (niska) lub przepływ (wysoka).
Co decyduje o umiejscowieniu bariery parowej w budynku?
Klimat! Zimny klimat wymaga barier parowych po ciepłej (wewnętrznej) stronie, aby zapobiec kondensacji wilgoci wewnętrznej w zimnych ścianach. Gorący, wilgotny klimat wymaga barier na zewnątrz LUB ścian przepuszczalnych, aby umożliwić wysychanie w obie strony. Złe umiejscowienie powoduje pleśń i gnicie.
Jakie materiały mają najwyższą/najniższą przepuszczalność?
Magnetyczna: Supermaloj (μᵣ~1M) vs próżnia (μᵣ=1). Płynów: Żwir (>10 D) vs łupek (1 nD). Gazów: Silikon (3000+ barrer dla CO₂) vs folie metalizowane (0,001 barrer). Pary: Włókno szklane (>100 perm) vs folia aluminiowa (0 perm).
Pełny Katalog Narzędzi
Wszystkie 71 narzędzia dostępne w UNITS