Przelicznik ciśnienia
Ciśnienie — od paskali i psi do atmosfer i torów
Zrozum ciśnienie w meteorologii, hydraulice, lotnictwie, systemach próżniowych i medycynie. Konwertuj z pewnością między Pa, kPa, bar, psi, atm, mmHg, inHg i innymi.
Podstawy ciśnienia
Hydrostatyka
Kolumny płynu tworzą ciśnienie proporcjonalne do głębokości i gęstości.
- p = ρ g h
- Woda: ~9,81 kPa na metr
- 1 bar ≈ 10 m słupa wody
Ciśnienie atmosferyczne
Meteorologia używa hPa (tak samo jak mbar). Standard na poziomie morza to 1013,25 hPa.
- 1 atm = 101,325 kPa
- Niskie ciśnienie → burze
- Wysokie ciśnienie → dobra pogoda
Manometryczne vs. absolutne
Ciśnienie manometryczne (przyrostek 'g') mierzy względem otoczenia. Ciśnienie absolutne (przyrostek 'a') mierzy względem próżni.
- Absolutne = Manometryczne + Atmosferyczne
- Na poziomie morza: dodaj ~101,325 kPa (14,7 psi)
- Wysokość zmienia podstawę atmosferyczną
- Używaj kPa/hPa dla pogody, bar dla inżynierii, psi dla opon
- Określ ciśnienie manometryczne lub absolutne, aby uniknąć dużych błędów
- Konwertuj przez paskale (Pa) dla jasności
Pomoce pamięciowe
Szybkie obliczenia w pamięci
bar ↔ kPa
1 bar = 100 kPa dokładnie. Wystarczy przesunąć przecinek o 2 miejsca.
psi ↔ kPa
1 psi ≈ 7 kPa. Pomnóż przez 7, aby uzyskać przybliżoną wartość.
atm ↔ kPa
1 atm ≈ 100 kPa. Standardowa atmosfera jest zbliżona do 1 bara.
mmHg ↔ Pa
760 mmHg = 1 atm ≈ 101 kPa. Każdy mmHg ≈ 133 Pa.
inHg ↔ hPa
29,92 inHg = 1013 hPa (standard). 1 inHg ≈ 34 hPa.
Słup wody
1 metr H₂O ≈ 10 kPa. Przydatne do obliczeń wysokości hydraulicznej.
Wizualne odniesienia ciśnienia
| Scenario | Pressure | Visual Reference |
|---|---|---|
| Poziom morza | 1013 hPa (1 atm) | Twoja linia bazowa - standardowe ciśnienie atmosferyczne |
| Opona samochodowa | 32 psi (2,2 bar) | Około 2× ciśnienia atmosferycznego |
| Szczyt góry (3 km) | ~700 hPa | 30% mniej ciśnienia powietrza niż na poziomie morza |
| Silna burza | 950 hPa | 6% poniżej normy - przynosi złą pogodę |
| Butla do nurkowania (pełna) | 200 bar | 200× atmosferycznego ciśnienia - ogromna kompresja |
| Komora próżniowa | 10⁻⁶ Pa | Jedna bilionowa część atmosfery - prawie doskonała próżnia |
| Głęboki ocean (10 km) | 1000 bar | 1000× atmosferycznego ciśnienia - miażdżące głębiny |
| Myjka ciśnieniowa | 2000 psi (138 bar) | 140× atmosferycznego ciśnienia - moc przemysłowa |
Częste pułapki
- Pomylenie ciśnienia manometrycznego z absolutnymFix: Zawsze podawaj 'g' lub 'a' (np. barg/bara, kPag/kPaa). Manometryczne = Absolutne - Atmosferyczne.
- Mieszanie hPa i PaFix: 1 hPa = 100 Pa, a nie 1 Pa. Hektopaskal oznacza 100 paskali.
- Zakładanie, że mmHg ≡ TorFix: Blisko, ale nie identycznie: 1 tor = dokładnie 1/760 atm; 1 mmHg ≈ 133,322 Pa (zależne od temperatury).
- Ignorowanie wysokościFix: Ciśnienie atmosferyczne spada o ~12% na km. Konwersje ciśnienia manometrycznego wymagają lokalnego ciśnienia atmosferycznego.
- Słup wody bez gęstościFix: Ciśnienie = ρgh. Czysta woda przy 4°C ≠ woda morska ≠ gorąca woda. Gęstość ma znaczenie!
- Używanie niewłaściwego zakresu miernika próżniowegoFix: Pirani działa w zakresie 10⁵–10⁻¹ Pa, miernik jonowy 10⁻²–10⁻⁹ Pa. Używanie poza zakresem daje fałszywe odczyty.
Szybkie odniesienie
Manometryczne ↔ absolutne
Absolutne = Manometryczne + Atmosferyczne
Na poziomie morza: dodaj 101,325 kPa lub 14,696 psi
- Dostosuj podstawę do wysokości
- Zawsze dokumentuj, która skala
Słup wody
Słup wody na ciśnienie
- 1 mH₂O ≈ 9,80665 kPa
- 10 mH₂O ≈ ~1 bar
Konwersje pogodowe
Ustawienia wysokościomierza
- 1013 hPa = 29,92 inHg
- 1 inHg ≈ 33,8639 hPa
Podstawy altimetrii
QNH • QFE • QNE
Poznaj swoją referencję
- QNH: Ciśnienie na poziomie morza (ustawia wysokościomierz na wysokość lotniska)
- QFE: Ciśnienie na lotnisku (wysokościomierz wskazuje 0 na lotnisku)
- QNE: Standardowe 1013,25 hPa / 29,92 inHg (poziomy lotu)
Szybkie obliczenia ciśnienie–wysokość
Zasady kciuka
- ±1 inHg ≈ ∓1000 stóp wskazanych
- ±1 hPa ≈ ∓27 stóp wskazanych
- Zimne/gorące powietrze: błędy gęstości wpływają na rzeczywistą wysokość
Instrumentacja próżniowa
Pirani/termiczny
Mierzy przewodność cieplną gazu
- Zakres: ~10⁵ → 10⁻¹ Pa (w przybliżeniu)
- Zależny od gazu; kalibruj dla rodzaju gazu
- Doskonały do próżni zgrubnej i niskiej
Jonowy/zimna katoda
Prąd jonizacji vs. ciśnienie
- Zakres: ~10⁻² → 10⁻⁹ Pa
- Wrażliwy na zanieczyszczenia i rodzaje gazów
- Używaj z izolacją do ochrony przy wysokim ciśnieniu
Manometr pojemnościowy
Absolutne ugięcie membrany
- Wysoka dokładność; niezależny od gazu
- Zakresy obejmują ~10⁻¹ → 10⁵ Pa
- Idealny do kontroli procesu
Częste błędy do uniknięcia
- Mieszanie skal manometrycznych/absolutnych (barg/bara, kPag/kPaa) przy specyfikacji sprzętu
- Zakładanie, że mmHg ≡ tor w każdych warunkach (niewielkie różnice w definicji)
- Mylenie hPa z Pa (1 hPa = 100 Pa, a nie 1 Pa)
- Ignorowanie wysokości przy konwersji manometrycznej ↔ absolutnej
- Używanie konwersji słupa wody bez korekty gęstości/temperatury płynu
- Używanie miernika próżniowego poza jego dokładnym zakresem
Gdzie pasuje każda jednostka
Lotnictwo i altimetria
Wysokościomierze używają inHg lub hPa ustawionych na lokalne QNH; ciśnienie wpływa na wskazywaną wysokość.
- 29,92 inHg = 1013 hPa standard
- Wysokie/niskie ciśnienie przesuwa wskazywaną wysokość
Medycyna
Ciśnienie krwi używa mmHg; respiratory i CPAP używają cmH₂O.
- Typowe ciśnienie krwi 120/80 mmHg
- 5–20 cmH₂O dla CPAP
Inżynieria i hydraulika
Urządzenia procesowe i hydraulika często używają bar, MPa lub psi.
- Przewody hydrauliczne: dziesiątki do setek barów
- Zbiorniki ciśnieniowe są oceniane w bar/psi
Pogoda i klimat
Mapy pogodowe pokazują ciśnienie na poziomie morza w hPa lub mbar.
- Silne niże < 990 hPa
- Silne wyże > 1030 hPa
Próżnia i pomieszczenia czyste
Technologia próżniowa używa tor lub Pa w próżni zgrubnej, wysokiej i ultrawysokiej.
- Próżnia zgrubna: ~10³–10⁵ Pa
- UHV: < 10⁻⁶ Pa
Porównanie ciśnienia w różnych zastosowaniach
| Zastosowanie | Pa | bar | psi | atm |
|---|---|---|---|---|
| Idealna próżnia | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Ultrawysoka próżnia | 10⁻⁷ | 10⁻¹² | 1.5×10⁻¹¹ | 10⁻¹² |
| Wysoka próżnia (SEM) | 10⁻² | 10⁻⁷ | 1.5×10⁻⁶ | 10⁻⁷ |
| Niska próżnia (zgrubna) | 10³ | 0.01 | 0.15 | 0.01 |
| Atmosfera na poziomie morza | 101,325 | 1.01 | 14.7 | 1 |
| Opona samochodowa (typowa) | 220,000 | 2.2 | 32 | 2.2 |
| Opona rowerowa (szosowa) | 620,000 | 6.2 | 90 | 6.1 |
| Myjka ciśnieniowa | 13.8 MPa | 138 | 2,000 | 136 |
| Butla do nurkowania (pełna) | 20 MPa | 200 | 2,900 | 197 |
| Prasa hydrauliczna | 70 MPa | 700 | 10,000 | 691 |
| Głęboki ocean (11 km) | 110 MPa | 1,100 | 16,000 | 1,086 |
| Komora diamentowa | 100 GPa | 10⁶ | 15×10⁶ | 10⁶ |
Zakresy próżni i ciśnienia
| Zakres | Około Pa | Przykłady |
|---|---|---|
| Atmosferyczne | ~101 kPa | Powietrze na poziomie morza |
| Wysokie ciśnienie (przemysłowe) | > 1 MPa | Hydraulika, zbiorniki |
| Próżnia zgrubna | 10³–10⁵ Pa | Pompy, odgazowywanie |
| Wysoka próżnia | 10⁻¹–10⁻³ Pa | SEM, osadzanie |
| Ultrawysoka próżnia | < 10⁻⁶ Pa | Nauka o powierzchni |
Jak działają konwersje
- 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
Częste konwersje
| Z | Do | Współczynnik | Przykład |
|---|---|---|---|
| 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 |
Szybkie przykłady
Codzienne punkty odniesienia
| Rzecz | Typowe ciśnienie | Notatki |
|---|---|---|
| Atmosfera na poziomie morza | 1013 hPa | Standardowy dzień |
| Silny wyż | > 1030 hPa | Dobra pogoda |
| Silny niż | < 990 hPa | Burze |
| Opona samochodowa | 30–35 psi | ~2–2,4 bar |
| Myjka ciśnieniowa | 1,500–3,000 psi | Modele konsumenckie |
| Butla do nurkowania | 200–300 bar | Ciśnienie napełniania |
Niesamowite fakty o ciśnieniu
Tajemnica hPa kontra mbar
1 hPa = 1 mbar dokładnie — są takie same! Meteorologia przeszła z mbar na hPa dla spójności z SI, ale liczbowo są identyczne.
Dlaczego mmHg w medycynie?
Manometry rtęciowe były złotym standardem przez ponad 300 lat. Mimo wycofania z powodu toksyczności, ciśnienie krwi nadal mierzy się w mmHg na całym świecie!
Zasada połowy wysokości
Ciśnienie atmosferyczne spada o połowę co około 5,5 km (18 000 stóp) wysokości. Na szczycie Mount Everest (8,8 km) ciśnienie wynosi tylko 1/3 ciśnienia na poziomie morza!
Miażdżąca siła głębin morskich
W Rowie Mariańskim (11 km głębokości) ciśnienie osiąga 1100 barów — wystarczająco, by natychmiast zmiażdżyć człowieka. To jakby na każdym centymetrze kwadratowym siedziało 1100 kg!
Próżnia kosmiczna
Przestrzeń kosmiczna ma ciśnienie ~10⁻¹⁷ Pa — to 100 milionów bilionów razy mniej niż atmosfera ziemska. Twoja krew dosłownie by wrzała (w temperaturze ciała)!
Paradoks ciśnienia w oponach
Opona samochodowa przy 32 psi faktycznie doświadcza 46,7 psi ciśnienia absolutnego (32 + 14,7 atmosferycznego). Mierzymy ciśnienie manometryczne, ponieważ to 'dodatkowe' ciśnienie wykonuje pracę!
Skromny imiennik Pascala
Paskal (Pa) nosi imię Blaise'a Pascala, który udowodnił istnienie ciśnienia atmosferycznego, wnosząc barometr na górę w 1648 roku. Miał wtedy zaledwie 25 lat!
Magia szybkowaru
Przy ciśnieniu o 1 bar (15 psi) wyższym od atmosferycznego, woda wrze w 121°C zamiast 100°C. Skraca to czas gotowania o 70% — ciśnienie dosłownie przyspiesza chemię!
Rekordy i ekstrema
| Rekord | Ciśnienie | Notatki |
|---|---|---|
| Najwyższe ciśnienie na poziomie morza | > 1080 hPa | Syberyjskie wyże (historyczne) |
| Najniższe ciśnienie na poziomie morza | ~870–880 hPa | Silne cyklony tropikalne |
| Głęboki ocean (~11 km) | ~1,100 bar | Rów Mariański |
Historyczna ewolucja pomiaru ciśnienia
1643
Narodziny barometru
Evangelista Torricelli wynalazł barometr rtęciowy, badając, dlaczego pompy wodne nie mogą podnieść wody powyżej 10 metrów. Stworzył pierwszą sztuczną próżnię i ustanowił mmHg jako pierwszą jednostkę ciśnienia.
Udowodnił, że powietrze ma wagę i ciśnienie, rewolucjonizując nasze rozumienie atmosfery. Jednostka tor (1/760 atm) została nazwana na jego cześć.
1648
Górski eksperyment Pascala
Blaise Pascal (25 lat) poprosił swojego szwagra o zaniesienie barometru na górę Puy de Dôme, udowadniając, że ciśnienie atmosferyczne maleje z wysokością. Rtęć spadła z 760 mm do 660 mm na szczycie.
Ustanowił związek między wysokością a ciśnieniem, fundamentalny dla lotnictwa i meteorologii. Jednostka paskal (Pa) honoruje jego pracę.
1662
Odkrycie prawa Boyle'a
Robert Boyle odkrył odwrotną zależność między ciśnieniem a objętością (PV = stała), używając ulepszonych pomp próżniowych i aparatu z rurką J.
Podstawa praw gazowych i termodynamiki. Umożliwiło naukowe badanie zależności ciśnienia od objętości w zamkniętych gazach.
1849
Wynalazek rurki Bourdona
Eugène Bourdon opatentował manometr z rurką Bourdona — zakrzywioną metalową rurkę, która prostuje się pod ciśnieniem. Prosty, wytrzymały i dokładny.
Zastąpił kruche manometry rtęciowe w zastosowaniach przemysłowych. Po 175 latach nadal jest najpopularniejszym projektem mechanicznego manometru.
1913
Standaryzacja bara
Bar został oficjalnie zdefiniowany jako 10⁶ dyn/cm² (dokładnie 100 kPa), wybrany tak, aby był zbliżony do ciśnienia atmosferycznego dla wygody.
Stał się standardową jednostką inżynieryjną w całej Europie. 1 bar ≈ 1 atmosfera ułatwił inżynierom obliczenia w pamięci.
1971
Paskal jako jednostka SI
Paskal (Pa = N/m²) został przyjęty jako oficjalna jednostka SI ciśnienia, zastępując bar w kontekstach naukowych.
Zunifikował pomiar ciśnienia z jednostką siły Newtona. Jednak bar pozostaje dominujący w inżynierii ze względu na wygodną skalę.
1980–1990
Przejście meteorologii na SI
Służby meteorologiczne na całym świecie przeszły z milibarów (mbar) na hektopaskale (hPa). Ponieważ 1 mbar = 1 hPa, wszystkie dane historyczne pozostały ważne.
Bezbolesne przejście na jednostki SI. Większość map pogodowych pokazuje teraz hPa, chociaż niektóre dziedziny lotnictwa wciąż używają mbar lub inHg.
2000
Rewolucja ciśnienia MEMS
Systemy mikroelektromechaniczne (MEMS) umożliwiają tworzenie małych, tanich i dokładnych czujników ciśnienia. Znajdują się w smartfonach (barometr), samochodach (ciśnienie w oponach) i urządzeniach noszonych.
Zdemokratyzował pomiar ciśnienia. Twój smartfon może mierzyć zmiany wysokości zaledwie o 1 metr, używając ciśnienia atmosferycznego.
Wskazówki
- Zawsze podawaj ciśnienie manometryczne (g) lub absolutne (a)
- Używaj hPa dla pogody, kPa lub bar dla inżynierii, psi dla opon
- Słup wody: ~9,81 kPa na metr; pomocne przy przybliżonych kontrolach
- Automatyczna notacja naukowa: Wartości < 1 µPa lub > 1 GPa są wyświetlane w notacji naukowej dla czytelności
Katalog jednostek
Metryczne (SI)
| Jednostka | Symbol | Paskale | Notatki |
|---|---|---|---|
| bar | bar | 100,000 | 100 kPa; wygodna jednostka inżynieryjna. |
| kilopaskal | kPa | 1,000 | 1 000 Pa; skala inżynieryjna. |
| megapaskal | MPa | 1,000,000 | 1 000 kPa; systemy wysokociśnieniowe. |
| milibar | mbar | 100 | Milibar; dawna meteorologia (1 mbar = 1 hPa). |
| paskal | Pa | 1 | Podstawowa jednostka SI (N/m²). |
| gigapaskal | GPa | 1.000e+9 | 1 000 MPa; naprężenia materiałowe. |
| hektopaskal | hPa | 100 | Hektopaskal; to samo co mbar; używany w meteorologii. |
Imperialne / USA
| Jednostka | Symbol | Paskale | Notatki |
|---|---|---|---|
| funt na cal kwadratowy | psi | 6,894.76 | Funty na cal kwadratowy; opony, hydraulika (może być manometryczne lub absolutne). |
| kilofunt na cal kwadratowy | ksi | 6,894,760 | 1 000 psi; specyfikacje materiałowe i konstrukcyjne. |
| funt na stopę kwadratową | psf | 47.8803 | Funty na stopę kwadratową; obciążenia budowlane. |
Atmosfera
| Jednostka | Symbol | Paskale | Notatki |
|---|---|---|---|
| atmosfera (standardowa) | atm | 101,325 | Atmosfera standardowa = 101,325 kPa. |
| atmosfera (techniczna) | at | 98,066.5 | Atmosfera techniczna ≈ 98,0665 kPa. |
Słup rtęci
| Jednostka | Symbol | Paskale | Notatki |
|---|---|---|---|
| cal słupa rtęci | inHg | 3,386.39 | Cal słupa rtęci; lotnictwo i meteorologia. |
| milimetr słupa rtęci | mmHg | 133.322 | Milimetr słupa rtęci; medycyna i próżnia. |
| tor | Torr | 133.322 | 1/760 atm ≈ 133,322 Pa. |
| centymetr słupa rtęci | cmHg | 1,333.22 | Centymetr słupa rtęci; mniej popularne. |
Słup wody
| Jednostka | Symbol | Paskale | Notatki |
|---|---|---|---|
| centymetr słupa wody | cmH₂O | 98.0665 | Centymetr słupa wody; oddechowe/CPAP. |
| stopa słupa wody | ftH₂O | 2,989.07 | Stopa słupa wody. |
| cal słupa wody | inH₂O | 249.089 | Cal słupa wody; wentylacja i HVAC. |
| metr słupa wody | mH₂O | 9,806.65 | Metr słupa wody; hydraulika. |
| milimetr słupa wody | mmH₂O | 9.80665 | Milimetr słupa wody. |
Naukowe / CGS
| Jednostka | Symbol | Paskale | Notatki |
|---|---|---|---|
| baria | Ba | 0.1 | Barye; 0,1 Pa (CGS). |
| dyna na centymetr kwadratowy | dyn/cm² | 0.1 | Dyna na cm²; 0,1 Pa (CGS). |
| kilogram-siła na centymetr kwadratowy | kgf/cm² | 98,066.5 | Kilogram-siła na cm² (nie-SI). |
| kilogram-siła na metr kwadratowy | kgf/m² | 9.80665 | Kilogram-siła na m² (nie-SI). |
| kilogram-siła na milimetr kwadratowy | kgf/mm² | 9,806,650 | Kilogram-siła na mm² (nie-SI). |
| kiloniuton na metr kwadratowy | kN/m² | 1,000 | Kiloniuton na m²; równe kPa. |
| meganiuton na metr kwadratowy | MN/m² | 1,000,000 | Meganiuton na m²; równe MPa. |
| niuton na metr kwadratowy | N/m² | 1 | Newton na m²; równe Pa (forma redundantna). |
| niuton na milimetr kwadratowy | N/mm² | 1,000,000 | Newton na mm²; równe MPa. |
| tona-siła na centymetr kwadratowy | tf/cm² | 98,066,500 | Tona-siła na cm² (nie-SI). |
| tona-siła na metr kwadratowy | tf/m² | 9,806.65 | Tona-siła na m² (nie-SI). |
Często zadawane pytania
Kiedy powinienem używać ciśnienia absolutnego a kiedy manometrycznego?
Używaj absolutnego dla termodynamiki/próżni; manometrycznego dla praktycznych ocen sprzętu. Zawsze oznaczaj jednostki przyrostkiem 'a' lub 'g' (np. bara vs. barg, kPaa vs. kPag).
Dlaczego piloci używają inHg?
Dawne skale wysokościomierzy są w calach słupa rtęci; wiele krajów używa hPa (QNH).
Co to jest tor?
1 tor to dokładnie 1/760 standardowej atmosfery (≈133,322 Pa). Powszechne w technologii próżniowej.
Pełny Katalog Narzędzi
Wszystkie 71 narzędzia dostępne w UNITS