Столбы жидкости создают давление, пропорциональное глубине и плотности.

• p = ρ g h
• Вода: ~9,81 кПа на метр
• 1 бар ≈ 10 м водяного столба

В метеорологии используется гПа (то же, что мбар). Стандарт на уровне моря — 1013,25 гПа.

• 1 атм = 101,325 кПа
• Низкое давление → штормы
• Высокое давление → ясная погода

Манометрическое давление (суффикс 'g') измеряется относительно окружающей среды. Абсолютное давление (суффикс 'a') измеряется относительно вакуума.

• Абсолютное = Манометрическое + Атмосферное
• На уровне моря: добавьте ~101,325 кПа (14,7 psi)
• Высота изменяет атмосферную базовую линию

Абсолютное = Манометрическое + Атмосферное

На уровне моря: добавьте 101,325 кПа или 14,696 psi

• Корректируйте базовую линию для высоты
• Всегда указывайте, какая шкала используется

Водяной столб в давление

• 1 м H₂O ≈ 9,80665 кПа
• 10 м H₂O ≈ ~1 бар

Настройки высотомера

• 1013 гПа = 29,92 дюйма рт. ст.
• 1 дюйм рт. ст. ≈ 33,8639 гПа

Знайте свою точку отсчета

• QNH: Давление на уровне моря (устанавливает высотомер на высоту аэродрома)
• QFE: Давление на аэродроме (высотомер показывает 0 на аэродроме)
• QNE: Стандартное 1013,25 гПа / 29,92 дюйма рт. ст. (эшелоны полета)

Правила «на глаз»

• ±1 дюйм рт. ст. ≈ ∓1000 футов по прибору
• ±1 гПа ≈ ∓27 футов по прибору
• Холодный/горячий воздух: ошибки плотности влияют на истинную высоту

Измеряет теплопроводность газа

• Диапазон: ~10⁵ → 10⁻¹ Па (приблизительно)
• Зависит от газа; калибруйте для типа газа
• Отлично подходит для грубого и низкого вакуума

Ионизационный ток в зависимости от давления

• Диапазон: ~10⁻² → 10⁻⁹ Па
• Чувствителен к загрязнениям и видам газов
• Используйте с изоляцией для защиты при высоком давлении

Абсолютное отклонение мембраны

• Высокая точность; не зависит от газа
• Диапазоны охватывают ~10⁻¹ → 10⁵ Па
• Идеально для управления процессами

Высотомеры используют дюймы рт. ст. или гПа, установленные на местный QNH; давление влияет на показания высоты.

• 29,92 дюйма рт. ст. = 1013 гПа стандарт
• Высокое/низкое давление изменяет показания высоты

Артериальное давление измеряется в мм рт. ст.; дыхательные аппараты и CPAP используют см H₂O.

• Типичное АД 120/80 мм рт. ст.
• 5–20 см H₂O для CPAP

Промышленное оборудование и гидравлика часто используют бар, МПа или psi.

• Гидравлические линии: от десятков до сотен бар
• Сосуды под давлением оцениваются в бар/psi

Метеорологические карты показывают давление на уровне моря в гПа или мбар.

• Сильные циклоны < 990 гПа
• Сильные антициклоны > 1030 гПа

Вакуумная техника использует торр или Па для грубого, высокого и сверхвысокого вакуума.

• Грубый вакуум: ~10³–10⁵ Па
• Сверхвысокий вакуум: < 10⁻⁶ Па

1 гПа = 1 мбар — они одинаковы! Метеорология перешла с мбар на гПа для соответствия СИ, но численно они идентичны.

Ртутные манометры были золотым стандартом более 300 лет. Несмотря на то, что их вывели из употребления из-за токсичности, артериальное давление до сих пор измеряют в мм рт. ст. по всему миру!

Атмосферное давление уменьшается примерно вдвое каждые 5,5 км (18 000 футов) высоты. На вершине Эвереста (8,8 км) давление составляет лишь 1/3 от давления на уровне моря!

В Марианской впадине (глубина 11 км) давление достигает 1100 бар — достаточно, чтобы мгновенно раздавить человека. Это как если бы на каждый квадратный сантиметр давил вес в 1100 кг!

В открытом космосе давление ~10⁻¹⁷ Па — это в 100 миллионов триллионов раз меньше, чем в атмосфере Земли. Ваша кровь буквально закипела бы (при температуре тела)!

Автомобильная шина с давлением 32 psi на самом деле испытывает абсолютное давление 46,7 psi (32 + 14,7 атмосферного). Мы измеряем манометрическое давление, потому что это «дополнительное» давление, которое выполняет работу!

Паскаль (Па) назван в честь Блеза Паскаля, который доказал существование атмосферного давления, подняв барометр на гору в 1648 году. Ему было всего 25 лет!

При давлении на 1 бар (15 psi) выше атмосферного вода кипит при 121°C вместо 100°C. Это сокращает время приготовления на 70% — давление буквально ускоряет химию!

Рождение барометра

Эванджелиста Торричелли изобретает ртутный барометр, изучая, почему водяные насосы не могут поднять воду выше 10 метров. Он создает первый искусственный вакуум и устанавливает мм рт. ст. как первую единицу давления.

Доказал, что воздух имеет вес и давление, что произвело революцию в нашем понимании атмосферы. Единица торр (1/760 атм) названа в его честь.

Горный эксперимент Паскаля

Блез Паскаль (25 лет) поручает своему зятю поднять барометр на гору Пюи-де-Дом, доказывая, что атмосферное давление уменьшается с высотой. Ртуть на вершине упала с 760 мм до 660 мм.

Установил взаимосвязь между высотой и давлением, что является фундаментальным для авиации и метеорологии. Единица паскаль (Па) увековечивает его работу.

Открытие закона Бойля

Роберт Бойль открывает обратную зависимость между давлением и объемом (PV = константа), используя усовершенствованные вакуумные насосы и аппарат с J-образной трубкой.

Основа газовых законов и термодинамики. Позволил проводить научные исследования зависимостей давления от объема в замкнутых газах.

Изобретение трубки Бурдона

Эжен Бурдон патентует манометр с трубкой Бурдона — изогнутую металлическую трубку, которая выпрямляется под давлением. Простой, прочный и точный.

Заменил хрупкие ртутные манометры в промышленных применениях. До сих пор является самой распространенной конструкцией механического манометра спустя 175 лет.

Стандартизация бара

Бар официально определен как 10⁶ дин/см² (ровно 100 кПа), выбран близким к атмосферному давлению для удобства.

Стал стандартной инженерной единицей по всей Европе. 1 бар ≈ 1 атмосфера облегчил инженерам устные расчеты.

Паскаль как единица СИ

Паскаль (Па = Н/м²) принят как официальная единица СИ для давления, заменив бар в научных контекстах.

Объединил измерение давления с единицей силы Ньютона. Однако бар остается доминирующим в инженерном деле из-за удобного масштаба.

Переход метеорологии на СИ

Метеорологические службы по всему миру переходят с миллибаров (мбар) на гектопаскали (гПа). Поскольку 1 мбар = 1 гПа, все исторические данные остались действительными.

Безболезненный переход на единицы СИ. Большинство метеорологических карт теперь показывают гПа, хотя некоторые авиационные службы все еще используют мбар или дюймы рт. ст.

Революция давления MEMS

Микроэлектромеханические системы (MEMS) позволяют создавать крошечные, дешевые и точные датчики давления. Их можно найти в смартфонах (барометр), автомобилях (давление в шинах) и носимых устройствах.

Демократизировало измерение давления. Ваш смартфон может измерять изменения высоты всего на 1 метр, используя атмосферное давление.

Используйте абсолютное для термодинамики/вакуума; манометрическое для практических оценок оборудования. Всегда помечайте единицы суффиксом 'a' или 'g' (например, бара против барг, кПа(абс) против кПа(изб)).

Устаревшие шкалы высотомеров в дюймах ртутного столба; многие страны используют гПа (QNH).

1 торр — это ровно 1/760 стандартной атмосферы (≈133,322 Па). Распространен в вакуумной технике.