Prevodník tlaku
Tlak — od pascalov a psi po atmosféry a torr
Pochopte tlak v počasí, hydraulike, letectve, vákuových systémoch a medicíne. Konvertujte s istotou medzi Pa, kPa, bar, psi, atm, mmHg, inHg a ďalšími.
Základy tlaku
Hydrostatika
Kvapalinové stĺpce vytvárajú tlak úmerný hĺbke a hustote.
- p = ρ g h
- Voda: ~9,81 kPa na meter
- 1 bar ≈ 10 m vodného stĺpca
Atmosférický tlak
Počasie používa hPa (rovnako ako mbar). Štandard na úrovni mora je 1013,25 hPa.
- 1 atm = 101,325 kPa
- Nízky tlak → búrky
- Vysoký tlak → pekné počasie
Manometrický vs. absolútny
Manometrický tlak (prípona 'g') meria relatívne voči okoliu. Absolútny tlak (prípona 'a') meria relatívne voči vákuu.
- Absolútny = Manometrický + Atmosférický
- Na úrovni mora: pridajte ~101,325 kPa (14,7 psi)
- Nadmorská výška mení atmosférickú základňu
- Používajte kPa/hPa pre počasie, bar pre strojárstvo, psi pre pneumatiky
- Špecifikujte manometrický vs. absolútny tlak, aby ste sa vyhli veľkým chybám
- Konvertujte cez pascaly (Pa) pre jasnosť
Pamäťové pomôcky
Rýchla mentálna matematika
bar ↔ kPa
1 bar = presne 100 kPa. Stačí posunúť desatinnú čiarku o 2 miesta.
psi ↔ kPa
1 psi ≈ 7 kPa. Vynásobte 7 pre hrubý odhad.
atm ↔ kPa
1 atm ≈ 100 kPa. Štandardná atmosféra je blízko 1 baru.
mmHg ↔ Pa
760 mmHg = 1 atm ≈ 101 kPa. Každý mmHg ≈ 133 Pa.
inHg ↔ hPa
29,92 inHg = 1013 hPa (štandard). 1 inHg ≈ 34 hPa.
Vodný stĺpec
1 meter H₂O ≈ 10 kPa. Užitočné pre výpočty hydraulického stĺpca.
Vizuálne referencie tlaku
| Scenario | Pressure | Visual Reference |
|---|---|---|
| Úroveň mora | 1013 hPa (1 atm) | Vaša základná línia - štandardný atmosférický tlak |
| Pneumatika auta | 32 psi (2,2 bar) | Približne 2× atmosférického tlaku |
| Vrchol hory (3 km) | ~700 hPa | O 30% menej tlaku vzduchu ako na úrovni mora |
| Silná búrka | 950 hPa | O 6% pod normálom - prináša zlé počasie |
| Potápačská fľaša (plná) | 200 bar | 200× atmosférického tlaku - masívna kompresia |
| Vákuová komora | 10⁻⁶ Pa | Jedna biliónina atmosféry - takmer dokonalé vákuum |
| Hlboký oceán (10 km) | 1000 bar | 1000× atmosférického tlaku - drvivé hĺbky |
| Tlakový čistič | 2000 psi (138 bar) | 140× atmosférického tlaku - priemyselná sila |
Bežné nástrahy
- Zmätenie manometrického a absolútneho tlakuFix: Vždy uveďte 'g' alebo 'a' (napr. barg/bara, kPag/kPaa). Manometrický = Absolútny - Atmosférický.
- Miešanie hPa a PaFix: 1 hPa = 100 Pa, nie 1 Pa. Hektopascal znamená 100 pascalov.
- Predpoklad, že mmHg ≡ TorrFix: Blízko, ale nie identické: 1 torr = presne 1/760 atm; 1 mmHg ≈ 133,322 Pa (závisí od teploty).
- Ignorovanie nadmorskej výškyFix: Atmosférický tlak klesá o ~12% na km. Konverzie manometrického tlaku vyžadujú lokálny atmosférický tlak.
- Vodný stĺpec bez hustotyFix: Tlak = ρgh. Čistá voda pri 4°C ≠ morská voda ≠ horúca voda. Hustota je dôležitá!
- Používanie nesprávneho rozsahu vákuového manometraFix: Pirani funguje v rozsahu 10⁵–10⁻¹ Pa, iónový manometer 10⁻²–10⁻⁹ Pa. Používanie mimo rozsahu dáva falošné údaje.
Rýchla referencia
Manometrický ↔ absolútny
Absolútny = Manometrický + Atmosférický
Na úrovni mora: pridajte 101,325 kPa alebo 14,696 psi
- Upravte základňu pre nadmorskú výšku
- Vždy zdokumentujte, ktorá stupnica sa používa
Vodný stĺpec
Vodný stĺpec na tlak
- 1 mH₂O ≈ 9,80665 kPa
- 10 mH₂O ≈ ~1 bar
Konverzie počasia
Nastavenia výškomera
- 1013 hPa = 29,92 inHg
- 1 inHg ≈ 33,8639 hPa
Úvod do altimetrie
QNH • QFE • QNE
Poznajte svoju referenciu
- QNH: Tlak na úrovni mora (nastaví výškomer na nadmorskú výšku letiska)
- QFE: Tlak na letisku (výškomer ukazuje 0 na letisku)
- QNE: Štandardných 1013,25 hPa / 29,92 inHg (letové hladiny)
Rýchla matematika tlaku a výšky
Pravidlá palca
- ±1 inHg ≈ ∓1 000 stôp indikovaných
- ±1 hPa ≈ ∓27 stôp indikovaných
- Studený/teplý vzduch: chyby hustoty ovplyvňujú skutočnú výšku
Vákuová instrumentácia
Pirani/termálny
Meria tepelnú vodivosť plynu
- Rozsah: ~10⁵ → 10⁻¹ Pa (približne)
- Závisí od plynu; kalibrujte pre typ plynu
- Skvelé pre hrubé až nízke vákuum
Iónový/studená katóda
Ionizačný prúd vs. tlak
- Rozsah: ~10⁻² → 10⁻⁹ Pa
- Citlivý na kontamináciu a druhy plynov
- Používajte s izoláciou na ochranu pri vysokom tlaku
Kapacitný manometer
Absolútny priehyb membrány
- Vysoká presnosť; nezávislý od plynu
- Rozsahy pokrývajú ~10⁻¹ → 10⁵ Pa
- Ideálny pre riadenie procesov
Bežné chyby, ktorým sa treba vyhnúť
- Miešanie manometrických/absolútnych stupníc (barg/bara, kPag/kPaa) pri špecifikácii zariadenia
- Predpoklad, že mmHg ≡ torr za všetkých podmienok (malé rozdiely v definícii)
- Zamieňanie hPa s Pa (1 hPa = 100 Pa, nie 1 Pa)
- Ignorovanie nadmorskej výšky pri konverzii manometrického ↔ absolútneho tlaku
- Používanie konverzií vodného stĺpca bez korekcie hustoty/teploty kvapaliny
- Používanie vákuového manometra mimo jeho presného rozsahu
Kam patrí každá jednotka
Letectvo a altimetria
Výškomery používajú inHg alebo hPa nastavené na miestne QNH; tlak ovplyvňuje indikovanú výšku.
- 29,92 inHg = 1013 hPa štandard
- Vysoký/nízky tlak posúva indikovanú výšku
Medicína
Krvný tlak používa mmHg; dýchacie a CPAP používajú cmH₂O.
- Typický krvný tlak 120/80 mmHg
- 5–20 cmH₂O pre CPAP
Strojárstvo a hydraulika
Procesné zariadenia a hydraulika často používajú bar, MPa alebo psi.
- Hydraulické vedenia: desiatky až stovky barov
- Tlakové nádoby sú dimenzované v bar/psi
Počasie a klíma
Meteorologické mapy zobrazujú tlak na úrovni mora v hPa alebo mbar.
- Silné níže < 990 hPa
- Silné výše > 1030 hPa
Vákuum a čisté priestory
Vákuová technológia používa torr alebo Pa v hrubom, vysokom a ultra vysokom vákuu.
- Hrubé vákuum: ~10³–10⁵ Pa
- UHV: < 10⁻⁶ Pa
Porovnanie tlaku v rôznych aplikáciách
| Aplikácia | Pa | bar | psi | atm |
|---|---|---|---|---|
| Dokonalé vákuum | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Ultra vysoké vákuum | 10⁻⁷ | 10⁻¹² | 1.5×10⁻¹¹ | 10⁻¹² |
| Vysoké vákuum (SEM) | 10⁻² | 10⁻⁷ | 1.5×10⁻⁶ | 10⁻⁷ |
| Nízke vákuum (hrubé) | 10³ | 0.01 | 0.15 | 0.01 |
| Atmosféra na úrovni mora | 101,325 | 1.01 | 14.7 | 1 |
| Pneumatika auta (typická) | 220,000 | 2.2 | 32 | 2.2 |
| Pneumatika bicykla (cestná) | 620,000 | 6.2 | 90 | 6.1 |
| Tlakový čistič | 13.8 MPa | 138 | 2,000 | 136 |
| Potápačská fľaša (plná) | 20 MPa | 200 | 2,900 | 197 |
| Hydraulický lis | 70 MPa | 700 | 10,000 | 691 |
| Hlboký oceán (11 km) | 110 MPa | 1,100 | 16,000 | 1,086 |
| Diamantová nákovová bunka | 100 GPa | 10⁶ | 15×10⁶ | 10⁶ |
Rozsahy vákua a tlaku
| Rozsah | Približne Pa | Príklady |
|---|---|---|
| Atmosférický | ~101 kPa | Vzduch na úrovni mora |
| Vysoký tlak (priemyselný) | > 1 MPa | Hydraulika, nádoby |
| Hrubé vákuum | 10³–10⁵ Pa | Čerpadlá, odplyňovanie |
| Vysoké vákuum | 10⁻¹–10⁻³ Pa | SEM, depozícia |
| Ultra vysoké vákuum | < 10⁻⁶ Pa | Povrchová veda |
Ako fungujú konverzie
- 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
Bežné konverzie
| Z | Na | Faktor | Príklad |
|---|---|---|---|
| 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 |
Rýchle príklady
Každodenné referenčné body
| Vec | Typický tlak | Poznámky |
|---|---|---|
| Atmosféra na úrovni mora | 1013 hPa | Štandardný deň |
| Silná výš | > 1030 hPa | Pekné počasie |
| Silná níž | < 990 hPa | Búrky |
| Pneumatika auta | 30–35 psi | ~2–2,4 bar |
| Tlakový čistič | 1 500–3 000 psi | Spotrebiteľské modely |
| Potápačská fľaša | 200–300 bar | Plniaci tlak |
Úžasné fakty o tlaku
Záhada hPa vs. mbar
1 hPa = presne 1 mbar — sú rovnaké! Meteorológia prešla z mbar na hPa kvôli konzistencii SI, ale číselne sú identické.
Prečo mmHg v medicíne?
Ortuťové manometre boli zlatým štandardom viac ako 300 rokov. Napriek tomu, že sa prestali používať kvôli toxicite, krvný tlak sa stále meria v mmHg po celom svete!
Pravidlo polovičnej výšky
Atmosférický tlak sa približne zníži na polovicu každých 5,5 km (18 000 stôp) nadmorskej výšky. Na vrchole Mount Everestu (8,8 km) je tlak len 1/3 tlaku na úrovni mora!
Drvivá sila hlbokého mora
V Mariánskej priekope (hĺbka 11 km) dosahuje tlak 1 100 barov — dosť na to, aby okamžite rozdrvil človeka. Je to ako mať 1 100 kg na každom štvorcovom centimetri!
Vesmírne vákuum
Vonkajší vesmír má tlak ~10⁻¹⁷ Pa — to je 100 miliónov biliónovkrát menej ako atmosféra Zeme. Vaša krv by doslova vrela (pri telesnej teplote)!
Paradox tlaku v pneumatikách
Pneumatika auta pri 32 psi v skutočnosti zažíva 46,7 psi absolútneho tlaku (32 + 14,7 atmosférického). Meria sa manometrický tlak, pretože je to 'extra' tlak, ktorý vykonáva prácu!
Skromný menovec Pascala
Pascal (Pa) je pomenovaný po Blaiseovi Pascalovi, ktorý dokázal existenciu atmosférického tlaku tým, že v roku 1648 vyniesol barometer na horu. Mal len 25 rokov!
Kúzlo tlakového hrnca
Pri 1 bare (15 psi) nad atmosférickým tlakom vrie voda pri 121°C namiesto 100°C. To skracuje čas varenia o 70% — tlak doslova urýchľuje chémiu!
Rekordy a extrémy
| Rekord | Tlak | Poznámky |
|---|---|---|
| Najvyšší tlak na úrovni mora | > 1080 hPa | Sibírske výše (historické) |
| Najnižší tlak na úrovni mora | ~870–880 hPa | Silné tropické cyklóny |
| Hlboký oceán (~11 km) | ~1 100 bar | Mariánska priekopa |
Historický vývoj merania tlaku
1643
Zrod barometra
Evangelista Torricelli vynašiel ortuťový barometer pri štúdiu, prečo vodné čerpadlá nedokážu zdvihnúť vodu vyššie ako 10 metrov. Vytvoril prvé umelé vákuum a zaviedol mmHg ako prvú jednotku tlaku.
Dokázal, že vzduch má hmotnosť a tlak, čo revolučne zmenilo naše chápanie atmosféry. Jednotka torr (1/760 atm) je pomenovaná na jeho počesť.
1648
Pascalov horský experiment
Blaise Pascal (25 rokov) nechal svojho švagra vyniesť barometer na horu Puy de Dôme, čím dokázal, že atmosférický tlak klesá s nadmorskou výškou. Ortuť klesla zo 760 mm na 660 mm na vrchole.
Stanovil vzťah medzi nadmorskou výškou a tlakom, čo je základom pre letectvo a meteorológiu. Jednotka pascal (Pa) je na počesť jeho práce.
1662
Objav Boylovho zákona
Robert Boyle objavil inverzný vzťah medzi tlakom a objemom (PV = konštanta) pomocou vylepšených vákuových čerpadiel a J-trubicového zariadenia.
Základ plynových zákonov a termodynamiky. Umožnil vedecké štúdium vzťahov tlaku a objemu v uzavretých plynoch.
1849
Vynález Bourdonovej trubice
Eugène Bourdon si patentoval Bourdonov manometer – zakrivenú kovovú trubicu, ktorá sa pod tlakom narovnáva. Jednoduchý, robustný a presný.
Nahradil krehké ortuťové manometre v priemyselných aplikáciách. Aj po 175 rokoch je to stále najbežnejší dizajn mechanického tlakomeru.
1913
Štandardizácia baru
Bar bol oficiálne definovaný ako 10⁶ dynov/cm² (presne 100 kPa), zvolený tak, aby bol blízko atmosférického tlaku pre pohodlie.
Stal sa štandardnou technickou jednotkou v celej Európe. 1 bar ≈ 1 atmosféra uľahčila inžinierom mentálne výpočty.
1971
Pascal ako jednotka SI
Pascal (Pa = N/m²) bol prijatý ako oficiálna jednotka SI pre tlak, čím nahradil bar v vedeckých kontextoch.
Zjednotil meranie tlaku s Newtonovou jednotkou sily. Bar však zostáva dominantný v strojárstve vďaka svojej pohodlnej stupnici.
1980–1990
Prechod meteorológie na SI
Meteorologické služby na celom svete prešli z milibarov (mbar) na hektopascaly (hPa). Keďže 1 mbar = presne 1 hPa, všetky historické údaje zostali platné.
Bezbolestný prechod na jednotky SI. Väčšina meteorologických máp teraz zobrazuje hPa, hoci niektoré letectvo stále používa mbar alebo inHg.
2000
Revolúcia tlaku MEMS
Mikroelektromechanické systémy (MEMS) umožňujú malé, lacné a presné tlakové snímače. Nachádzajú sa v smartfónoch (barometer), autách (tlak v pneumatikách) a nositeľných zariadeniach.
Zdemokratizoval meranie tlaku. Váš smartfón dokáže merať zmeny nadmorskej výšky len o 1 meter pomocou atmosférického tlaku.
Tipy
- Vždy uveďte manometrický (g) alebo absolútny (a) tlak
- Používajte hPa pre počasie, kPa alebo bar pre strojárstvo, psi pre pneumatiky
- Vodný stĺpec: ~9,81 kPa na meter; užitočné pre hrubé kontroly
- Automatická vedecká notácia: Hodnoty < 1 µPa alebo > 1 GPa sa zobrazujú vo vedeckej notácii pre lepšiu čitateľnosť
Katalóg jednotiek
Metrické (SI)
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| bar | bar | 100,000 | 100 kPa; pohodlná technická jednotka. |
| kilopascal | kPa | 1,000 | 1 000 Pa; technická stupnica. |
| megapascal | MPa | 1,000,000 | 1 000 kPa; vysokotlakové systémy. |
| milibar | mbar | 100 | Milibar; zastaraná meteorológia (1 mbar = 1 hPa). |
| pascal | Pa | 1 | Základná jednotka SI (N/m²). |
| gigapascal | GPa | 1.000e+9 | 1 000 MPa; materiálové napätia. |
| hektopascal | hPa | 100 | Hektopascal; rovnako ako mbar; používa sa v počasí. |
Imperiálne / USA
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| libra na štvorcový palec | psi | 6,894.76 | Libry na štvorcový palec; pneumatiky, hydraulika (môže byť manometrický alebo absolútny). |
| kilolibra na štvorcový palec | ksi | 6,894,760 | 1 000 psi; špecifikácie materiálov a konštrukcií. |
| libra na štvorcovú stopu | psf | 47.8803 | Libry na štvorcovú stopu; zaťaženie budov. |
Atmosféra
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| atmosféra (štandardná) | atm | 101,325 | Štandardná atmosféra = 101,325 kPa. |
| atmosféra (technická) | at | 98,066.5 | Technická atmosféra ≈ 98,0665 kPa. |
Stĺpec ortuti
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| palec ortuti | inHg | 3,386.39 | Palec ortuti; letectvo a počasie. |
| milimeter ortuti | mmHg | 133.322 | Milimeter ortuti; medicína a vákuum. |
| torr | Torr | 133.322 | 1/760 atmosféry ≈ 133,322 Pa. |
| centimeter ortuti | cmHg | 1,333.22 | Centimeter ortuti; menej bežné. |
Stĺpec vody
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| centimeter vody | cmH₂O | 98.0665 | Centimeter vodného stĺpca; dýchacie/CPAP. |
| stopa vody | ftH₂O | 2,989.07 | Stopa vodného stĺpca. |
| palec vody | inH₂O | 249.089 | Palec vodného stĺpca; ventilácia a HVAC. |
| meter vody | mH₂O | 9,806.65 | Meter vodného stĺpca; hydraulika. |
| milimeter vody | mmH₂O | 9.80665 | Milimeter vodného stĺpca. |
Vedecké / CGS
| Jednotka | Symbol | Pascaly | Poznámky |
|---|---|---|---|
| barye | Ba | 0.1 | Barye; 0,1 Pa (CGS). |
| dyn na centimeter štvorcový | dyn/cm² | 0.1 | Dyn na cm²; 0,1 Pa (CGS). |
| kilogram-sila na centimeter štvorcový | kgf/cm² | 98,066.5 | Kilogram-sila na cm² (ne-SI). |
| kilogram-sila na meter štvorcový | kgf/m² | 9.80665 | Kilogram-sila na m² (ne-SI). |
| kilogram-sila na milimeter štvorcový | kgf/mm² | 9,806,650 | Kilogram-sila na mm² (ne-SI). |
| kilonewton na meter štvorcový | kN/m² | 1,000 | Kilonewton na m²; rovná sa kPa. |
| meganewton na meter štvorcový | MN/m² | 1,000,000 | Meganewton na m²; rovná sa MPa. |
| newton na meter štvorcový | N/m² | 1 | Newton na m²; rovná sa Pa (redundantná forma). |
| newton na milimeter štvorcový | N/mm² | 1,000,000 | Newton na mm²; rovná sa MPa. |
| tona-sila na centimeter štvorcový | tf/cm² | 98,066,500 | Tona-sila na cm² (ne-SI). |
| tona-sila na meter štvorcový | tf/m² | 9,806.65 | Tona-sila na m² (ne-SI). |
Často kladené otázky
Kedy by som mal použiť absolútny a kedy manometrický tlak?
Používajte absolútny tlak pre termodynamiku/vákuum; manometrický tlak pre praktické hodnotenia zariadení. Vždy označte jednotky príponou 'a' alebo 'g' (napr. bara vs. barg, kPaa vs. kPag).
Prečo piloti používajú inHg?
Zastarané stupnice výškomerov sú v palcoch ortuti; mnohé krajiny používajú hPa (QNH).
Čo je torr?
1 torr je presne 1/760 štandardnej atmosféry (≈133,322 Pa). Bežné v vákuovej technológii.
Kompletný Adresár Nástrojov
Všetkých 71 nástrojov dostupných na UNITS