Kigeuzi cha Shinikizo

Shinikizo — kutoka pascali na psi hadi angahewa na torr

Elewa shinikizo katika hali ya hewa, haidroliki, anga, mifumo ya utupu, na dawa. Badilisha kwa ujasiri kati ya Pa, kPa, bar, psi, atm, mmHg, inHg, na zaidi.

Upeo wa Kigeuzi
Chombo hiki kinabadilisha kati ya vitengo 70+ vya shinikizo vinavyoenea kwa maagizo 20+ ya ukubwa—kutoka utupu wa juu sana (10⁻¹² Pa) hadi seli za almasi (100 GPa). Inashughulikia vitengo vya SI (Pa, kPa, bar), kifalme (psi, psf), angahewa (atm), manometriki (mmHg, inHg, torr), safu wima ya maji (cmH₂O, mH₂O), na vitengo vya kisayansi. Inashughulikia mizani ya shinikizo la geji na kamili kwa uhandisi, hali ya hewa, anga, dawa, na teknolojia ya utupu.

Misingi ya Shinikizo

Shinikizo (p)
Nguvu kwa kila eneo la kitengo. Kitengo cha SI: pascali (Pa). 1 Pa = 1 N/m².

Haidrostatiki

Nguzo za majimaji huunda shinikizo linalolingana na kina na msongamano.

  • p = ρ g h
  • Maji: ~9.81 kPa kwa kila mita
  • 1 bar ≈ mita 10 za kichwa cha maji

Shinikizo la anga

Hali ya hewa hutumia hPa (sawa na mbar). Kiwango cha usawa wa bahari ni 1013.25 hPa.

  • 1 atm = 101.325 kPa
  • Shinikizo la chini → dhoruba
  • Shinikizo la juu → hali ya hewa nzuri

Geji dhidi ya kamili

Shinikizo la geji (kiambishi 'g') hupima jamaa na mazingira. Shinikizo kamili (kiambishi 'a') hupima jamaa na utupu.

  • Kamili = Geji + Angahewa
  • Katika usawa wa bahari: ongeza ~101.325 kPa (14.7 psi)
  • Mwinuko hubadilisha msingi wa angahewa
Mambo ya Haraka
  • Tumia kPa/hPa kwa hali ya hewa, bar kwa uhandisi, psi kwa matairi
  • Bainisha geji dhidi ya kamili ili kuepuka makosa makubwa
  • Badilisha kupitia pascali (Pa) kwa uwazi

Misaada ya Kumbukumbu

Hesabu za Haraka za Akili

bar ↔ kPa

1 bar = 100 kPa hasa. Sogeza tu desimali sehemu 2.

psi ↔ kPa

1 psi ≈ 7 kPa. Zidisha kwa 7 kwa makadirio mabaya.

atm ↔ kPa

1 atm ≈ 100 kPa. Angahewa ya kawaida iko karibu na 1 bar.

mmHg ↔ Pa

760 mmHg = 1 atm ≈ 101 kPa. Kila mmHg ≈ 133 Pa.

inHg ↔ hPa

29.92 inHg = 1013 hPa (kawaida). 1 inHg ≈ 34 hPa.

Kichwa cha maji

Mita 1 H₂O ≈ 10 kPa. Inafaa kwa hesabu za kichwa cha haidroliki.

Marejeleo ya Shinikizo la Kuona

ScenarioPressureVisual Reference
Usawa wa Bahari1013 hPa (1 atm)Msingi wako - shinikizo la kawaida la angahewa
Tairi la Gari32 psi (2.2 bar)Takriban 2× shinikizo la angahewa
Kilele cha Mlima (km 3)~700 hPaShinikizo la hewa chini ya 30% kuliko usawa wa bahari
Dhoruba Kali950 hPa6% chini ya kawaida - huleta hali ya hewa mbaya
Tangi la Scuba (Limejaa)200 bar200× angahewa - mgandamizo mkubwa
Chumba cha Utupu10⁻⁶ PaTrilioni moja ya angahewa - karibu utupu kamili
Bahari Kuu (km 10)1000 bar1000× angahewa - kina cha kusagwa
Osha ya Shinikizo2000 psi (138 bar)140× angahewa - nguvu ya viwanda

Mitego ya Kawaida

  • Mchanganyiko wa Geji dhidi ya Kamili
    Fix: Daima taja 'g' au 'a' (k.m., barg/bara, kPag/kPaa). Geji = Kamili - Angahewa.
  • Kuchanganya hPa na Pa
    Fix: 1 hPa = 100 Pa, sio 1 Pa. Hektopascali inamaanisha pascali 100.
  • Kudhani mmHg ≡ Torr
    Fix: Karibu lakini sio sawa: 1 torr = 1/760 atm hasa; 1 mmHg ≈ 133.322 Pa (inategemea joto).
  • Kupuuza Mwinuko
    Fix: Shinikizo la angahewa hupungua ~12% kwa kila kilomita. Ubadilishaji wa geji unahitaji shinikizo la angahewa la ndani.
  • Kichwa cha Maji Bila Msongamano
    Fix: Shinikizo = ρgh. Maji safi katika 4°C ≠ maji ya bahari ≠ maji ya moto. Msongamano ni muhimu!
  • Kutumia Masafa Mabaya ya Geji ya Utupu
    Fix: Pirani inafanya kazi 10⁵–10⁻¹ Pa, geji ya Ion 10⁻²–10⁻⁹ Pa. Kutumia nje ya masafa kunatoa usomaji wa uwongo.

Rejea ya Haraka

Geji ↔ kamili

Kamili = Geji + Angahewa

Katika usawa wa bahari: ongeza 101.325 kPa au 14.696 psi

  • Rekebisha msingi kwa mwinuko
  • Daima andika ni mizani ipi

Kichwa cha maji

Kichwa cha maji kwa shinikizo

  • 1 mH₂O ≈ 9.80665 kPa
  • 10 mH₂O ≈ ~1 bar

Ubadilishaji wa hali ya hewa

Mipangilio ya Altimita

  • 1013 hPa = 29.92 inHg
  • 1 inHg ≈ 33.8639 hPa

Utangulizi wa Altimetri

QNH • QFE • QNE

Jua rejeleo lako

  • QNH: Shinikizo la usawa wa bahari (huweka altimita kwa mwinuko wa uwanja)
  • QFE: Shinikizo la uwanja (altimita inasoma 0 kwenye uwanja)
  • QNE: Kawaida 1013.25 hPa / 29.92 inHg (viwango vya ndege)

Hesabu za haraka za shinikizo-mwinuko

Kanuni za kidole gumba

  • ±1 inHg ≈ ∓futi 1,000 zilizoonyeshwa
  • ±1 hPa ≈ ∓futi 27 zilizoonyeshwa
  • Hewa baridi/moto: makosa ya msongamano huathiri mwinuko halisi

Vyombo vya Utupu

Pirani/joto

Hupima upitishaji joto wa gesi

  • Masafa: ~10⁵ → 10⁻¹ Pa (takriban)
  • Inategemea gesi; sanifisha kwa aina ya gesi
  • Nzuri kwa utupu mbaya hadi wa chini

Ion/katodi-baridi

Mkondo wa ujonishaji dhidi ya shinikizo

  • Masafa: ~10⁻² → 10⁻⁹ Pa
  • Nyeti kwa uchafuzi na spishi za gesi
  • Tumia na utengaji kulinda kwenye shinikizo la juu

Manomita ya Uwezo

Mkengeuko kamili wa kiwambo

  • Usahihi wa hali ya juu; haitegemei gesi
  • Masafa yanaenea ~10⁻¹ → 10⁵ Pa
  • Inafaa kwa udhibiti wa mchakato

Makosa ya Kawaida ya Kuepuka

  • Kuchanganya mizani ya geji/kamili (barg/bara, kPag/kPaa) wakati wa kubainisha vifaa
  • Kudhani mmHg ≡ torr chini ya hali zote (tofauti ndogo za ufafanuzi)
  • Kuchanganya hPa na Pa (1 hPa = 100 Pa, sio 1 Pa)
  • Kupuuza mwinuko wakati wa kubadilisha geji ↔ kamili
  • Kutumia ubadilishaji wa kichwa cha maji bila kusahihisha msongamano/joto la majimaji
  • Kutumia geji ya utupu nje ya masafa yake sahihi

Wapi Kila Kitengo Kinafaa

Anga na altimetri

Altimita hutumia inHg au hPa iliyowekwa kwa QNH ya ndani; shinikizo huathiri mwinuko ulioonyeshwa.

  • 29.92 inHg = 1013 hPa kawaida
  • Shinikizo la juu/chini hubadilisha mwinuko ulioonyeshwa

Dawa

Shinikizo la damu hutumia mmHg; kupumua na CPAP hutumia cmH₂O.

  • BP ya kawaida 120/80 mmHg
  • 5–20 cmH₂O kwa CPAP

Uhandisi na haidroliki

Vifaa vya mchakato na haidroliki mara nyingi hutumia bar, MPa, au psi.

  • Laini za haidroliki: makumi hadi mamia ya baa
  • Vyombo vya shinikizo vimepimwa katika bar/psi

Hali ya hewa na hali ya hewa

Ramani za hali ya hewa zinaonyesha shinikizo la usawa wa bahari katika hPa au mbar.

  • Viwango vya chini < 990 hPa
  • Viwango vya juu > 1030 hPa

Utupu na vyumba safi

Teknolojia ya utupu hutumia torr au Pa katika utupu mbaya, wa juu, na wa juu sana.

  • Utupu mbaya: ~10³–10⁵ Pa
  • UHV: < 10⁻⁶ Pa

Ulinganisho wa Shinikizo Katika Matumizi

MatumiziPabarpsiatm
Utupu kamili0000
Utupu wa juu sana10⁻⁷10⁻¹²1.5×10⁻¹¹10⁻¹²
Utupu wa juu (SEM)10⁻²10⁻⁷1.5×10⁻⁶10⁻⁷
Utupu wa chini (mbaya)10³0.010.150.01
Angahewa ya usawa wa bahari101,3251.0114.71
Tairi la gari (kawaida)220,0002.2322.2
Tairi la baiskeli (barabara)620,0006.2906.1
Osha ya shinikizo13.8 MPa1382,000136
Tangi la scuba (limejaa)20 MPa2002,900197
Vyombo vya habari vya haidroliki70 MPa70010,000691
Bahari kuu (km 11)110 MPa1,10016,0001,086
Seli ya almasi100 GPa10⁶15×10⁶10⁶

Masafa ya Utupu na Shinikizo

MasafaTakriban PaMifano
Angahewa~101 kPaHewa ya usawa wa bahari
Shinikizo la juu (viwandani)> 1 MPaHaidroliki, vyombo
Utupu mbaya10³–10⁵ PaPampu, kuondoa gesi
Utupu wa juu10⁻¹–10⁻³ PaSEM, uwekaji
Utupu wa juu sana< 10⁻⁶ PaSayansi ya uso

Jinsi Ubadilishaji Unavyofanya Kazi

Njia ya kitengo cha msingi
Badilisha hadi pascali (Pa), kisha kutoka Pa hadi lengo. Sababu za haraka: 1 bar = 100 kPa; 1 psi ≈ 6.89476 kPa; 1 atm = 101.325 kPa; 1 mmHg ≈ 133.322 Pa.
  • 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

Ubadilishaji wa Kawaida

KutokaKwaSababuMfano
barkPa× 1002 bar = 200 kPa
psikPa× 6.8947630 psi ≈ 206.8 kPa
atmkPa× 101.3251 atm = 101.325 kPa
mmHgkPa× 0.133322760 mmHg ≈ 101.325 kPa
inHghPa× 33.863929.92 inHg ≈ 1013 hPa
cmH₂OPa× 98.066510 cmH₂O ≈ 981 Pa

Mifano ya Haraka

32 psi → bar≈ 2.206 bar
1013 hPa → inHg≈ 29.92 inHg
750 mmHg → kPa≈ 99.99 kPa
5 mH₂O → kPa≈ 49.0 kPa

Alama za Kila Siku

KituShinikizo la kawaidaVidokezo
Angahewa ya usawa wa bahari1013 hPaSiku ya kawaida
Juu kali> 1030 hPaHali ya hewa nzuri
Chini kali< 990 hPaDhoruba
Tairi la gari30–35 psi~2–2.4 bar
Osha ya shinikizo1,500–3,000 psiMifano ya watumiaji
Tangi la scuba200–300 barShinikizo la kujaza

Mambo ya Kushangaza ya Shinikizo

Siri ya hPa dhidi ya mbar

1 hPa = 1 mbar hasa — ni sawa! Hali ya hewa ilibadilika kutoka mbar hadi hPa kwa uthabiti wa SI, lakini ni sawa kwa nambari.

Kwa nini mmHg katika Dawa?

Manomita za zebaki zilikuwa kiwango cha dhahabu kwa zaidi ya miaka 300. Licha ya kuondolewa kwa sababu ya sumu, shinikizo la damu bado linapimwa kwa mmHg ulimwenguni kote!

Kanuni ya Kupunguza Nusu ya Mwinuko

Shinikizo la angahewa hupungua kwa nusu takriban kila kilomita 5.5 (futi 18,000) za mwinuko. Kwenye kilele cha Mlima Everest (km 8.8), shinikizo ni 1/3 tu ya usawa wa bahari!

Nguvu ya Kusagwa ya Bahari Kuu

Katika Mfereji wa Mariana (kina cha km 11), shinikizo hufikia baa 1,100 — ya kutosha kumponda mwanadamu mara moja. Ni kama kuwa na kilo 1,100 zikiketi kwenye kila sentimita ya mraba!

Utupu wa Anga

Anga ya nje ina shinikizo la ~10⁻¹⁷ Pa — hiyo ni mara trilioni milioni 100 chini ya angahewa ya Dunia. Damu yako ingechemka kihalisi (katika joto la mwili)!

Kitendawili cha Shinikizo la Tairi

Tairi la gari katika psi 32 kwa kweli linapata psi 46.7 kamili (32 + 14.7 angahewa). Tunapima shinikizo la geji kwa sababu ni shinikizo la 'ziada' linalofanya kazi!

Jina la Unyenyekevu la Pascal

Pascali (Pa) imepewa jina la Blaise Pascal, ambaye alithibitisha kuwepo kwa shinikizo la angahewa kwa kubeba baromita juu ya mlima mnamo 1648. Alikuwa na umri wa miaka 25 tu!

Uchawi wa Jiko la Shinikizo

Katika bar 1 (15 psi) juu ya angahewa, maji huchemka kwa 121°C badala ya 100°C. Hii inapunguza muda wa kupika kwa 70% — shinikizo kihalisi huharakisha kemia!

Rekodi na Vipeo

RekodiShinikizoVidokezo
Shinikizo la juu zaidi la usawa wa bahari> 1080 hPaViwango vya juu vya Siberia (kihistoria)
Shinikizo la chini zaidi la usawa wa bahari~870–880 hPaVimbunga vikali vya tropiki
Bahari kuu (~km 11)~1,100 barMfereji wa Mariana

Mageuzi ya Kihistoria ya Upimaji wa Shinikizo

1643

Kuzaliwa kwa Baromita

Evangelista Torricelli anavumbua baromita ya zebaki anapochunguza kwa nini pampu za maji hazikuweza kuinua maji zaidi ya mita 10. Anatengeneza utupu wa kwanza wa bandia na kuanzisha mmHg kama kitengo cha kwanza cha shinikizo.

Ilithibitisha kuwa hewa ina uzito na shinikizo, na kubadilisha uelewa wetu wa angahewa. Kitengo cha torr (1/760 atm) kilipewa jina kwa heshima yake.

1648

Jaribio la Mlima la Pascal

Blaise Pascal (umri wa miaka 25) anamwomba shemeji yake kubeba baromita juu ya mlima wa Puy de Dôme, akithibitisha kuwa shinikizo la anga hupungua kadiri mwinuko unavyoongezeka. Zebaki ilishuka kutoka 760mm hadi 660mm kwenye kilele.

Ilianzisha uhusiano kati ya mwinuko na shinikizo, msingi wa anga na hali ya hewa. Kitengo cha pascal (Pa) kinaheshimu kazi yake.

1662

Ugunduzi wa Sheria ya Boyle

Robert Boyle anagundua uhusiano wa kinyume kati ya shinikizo na ujazo (PV = mara kwa mara) akitumia pampu za utupu zilizoboreshwa na vifaa vya J-tube.

Msingi wa sheria za gesi na thermodanamiki. Iliwezesha utafiti wa kisayansi wa uhusiano wa shinikizo-ujazo katika gesi zilizofungwa.

1849

Uvumbuzi wa Tube ya Bourdon

Eugène Bourdon anapata hati miliki ya geji ya Bourdon tube—tube ya chuma iliyopinda ambayo hunyooka chini ya shinikizo. Rahisi, imara, na sahihi.

Ilibadilisha manomita za zebaki dhaifu katika matumizi ya viwandani. Bado ni muundo wa kawaida zaidi wa geji ya shinikizo la mitambo miaka 175 baadaye.

1913

Usanifishaji wa Baa

Baa inafafanuliwa rasmi kama 10⁶ dyne/cm² (sawa na 100 kPa), iliyochaguliwa kuwa karibu na shinikizo la anga kwa urahisi.

Ikawa kitengo cha uhandisi cha kawaida kote Ulaya. 1 bar ≈ angahewa 1 ilifanya hesabu za akili kuwa rahisi kwa wahandisi.

1971

Pascal kama Kitengo cha SI

Pascal (Pa = N/m²) inapitishwa kama kitengo rasmi cha SI kwa shinikizo, ikichukua nafasi ya baa katika miktadha ya kisayansi.

Iliunganisha upimaji wa shinikizo na kitengo cha nguvu cha Newton. Hata hivyo, baa inabaki kuwa kuu katika uhandisi kutokana na ukubwa wake unaofaa.

1980s–1990s

Mpito wa SI wa Hali ya Hewa

Huduma za hali ya hewa duniani kote zinabadilika kutoka milibaa (mbar) hadi hektopascali (hPa). Kwa kuwa 1 mbar = 1 hPa hasa, data zote za kihistoria zilibaki halali.

Mpito usio na maumivu kwa vitengo vya SI. Ramani nyingi za hali ya hewa sasa zinaonyesha hPa, ingawa baadhi ya anga bado hutumia mbar au inHg.

2000s

Mapinduzi ya Shinikizo la MEMS

Mifumo ya micro-electromechanical (MEMS) inawezesha sensorer ndogo, za bei nafuu, na sahihi za shinikizo. Zinapatikana katika simu janja (baromita), magari (shinikizo la tairi), na vifaa vya kuvaliwa.

Ilifanya upimaji wa shinikizo kuwa wa kidemokrasia. Simu yako janja inaweza kupima mabadiliko ya mwinuko wa mita 1 tu kwa kutumia shinikizo la anga.

Vidokezo

  • Daima taja geji (g) au kamili (a)
  • Tumia hPa kwa hali ya hewa, kPa au bar kwa uhandisi, psi kwa matairi
  • Kichwa cha maji: ~9.81 kPa kwa kila mita; inasaidia kwa ukaguzi mbaya
  • Nukuu ya kisayansi kiotomatiki: Thamani < 1 µPa au > 1 GPa huonyeshwa kama nukuu ya kisayansi kwa usomaji rahisi

Katalogi ya Vitengo

Metriki (SI)

KitengoAlamaPascaliVidokezo
barbar100,000kPa 100; kitengo cha uhandisi kinachofaa.
kilopascalkPa1,000Pascali 1,000; ukubwa wa uhandisi.
megapascalMPa1,000,000kPa 1,000; mifumo ya shinikizo la juu.
milibarmbar100Milibaa; hali ya hewa ya zamani (1 mbar = 1 hPa).
pascalPa1Kitengo cha msingi cha SI (N/m²).
gigapascalGPa1.000e+9MPa 1,000; mikazo ya nyenzo.
hektopascalhPa100Hektopascali; sawa na mbar; hutumika katika hali ya hewa.

Kifalme / Marekani

KitengoAlamaPascaliVidokezo
pauni kwa inchi ya mrabapsi6,894.76Paundi kwa kila inchi ya mraba; matairi, haidroliki (inaweza kuwa geji au kamili).
kilopauni kwa inchi ya mrabaksi6,894,760psi 1,000; vipimo vya nyenzo na miundo.
pauni kwa futi ya mrabapsf47.8803Paundi kwa kila futi ya mraba; mizigo ya jengo.

Angahewa

KitengoAlamaPascaliVidokezo
angahewa (kawaida)atm101,325Angahewa ya kawaida = 101.325 kPa.
angahewa (kiufundi)at98,066.5Angahewa ya kiufundi ≈ 98.0665 kPa.

Safu ya Zebaki

KitengoAlamaPascaliVidokezo
inchi ya zebakiinHg3,386.39Inchi ya zebaki; anga na hali ya hewa.
milimita ya zebakimmHg133.322Milimita ya zebaki; dawa na utupu.
torrTorr133.3221/760 ya atm ≈ 133.322 Pa.
sentimita ya zebakicmHg1,333.22Sentimita ya zebaki; si kawaida sana.

Safu ya Maji

KitengoAlamaPascaliVidokezo
sentimita ya majicmH₂O98.0665Sentimita ya kichwa cha maji; kupumua/CPAP.
futi ya majiftH₂O2,989.07Futi ya kichwa cha maji.
inchi ya majiinH₂O249.089Inchi ya kichwa cha maji; uingizaji hewa na HVAC.
mita ya majimH₂O9,806.65Mita ya kichwa cha maji; haidroliki.
milimita ya majimmH₂O9.80665Milimita ya kichwa cha maji.

Kisayansi / CGS

KitengoAlamaPascaliVidokezo
baryeBa0.1Barye; 0.1 Pa (CGS).
dyne kwa sentimita ya mrabadyn/cm²0.1Dyne kwa kila cm²; 0.1 Pa (CGS).
kilogramu-nguvu kwa sentimita ya mrabakgf/cm²98,066.5Kilogramu-nguvu kwa kila cm² (isiyo ya SI).
kilogramu-nguvu kwa mita ya mrabakgf/m²9.80665Kilogramu-nguvu kwa kila m² (isiyo ya SI).
kilogramu-nguvu kwa milimita ya mrabakgf/mm²9,806,650Kilogramu-nguvu kwa kila mm² (isiyo ya SI).
kilonewton kwa mita ya mrabakN/m²1,000Kilonewton kwa kila m²; sawa na kPa.
meganewton kwa mita ya mrabaMN/m²1,000,000Meganewton kwa kila m²; sawa na MPa.
newton kwa mita ya mrabaN/m²1Newton kwa kila m²; sawa na Pa (fomu isiyo ya lazima).
newton kwa milimita ya mrabaN/mm²1,000,000Newton kwa kila mm²; sawa na MPa.
tani-nguvu kwa sentimita ya mrabatf/cm²98,066,500Tani-nguvu kwa kila cm² (isiyo ya SI).
tani-nguvu kwa mita ya mrabatf/m²9,806.65Tani-nguvu kwa kila m² (isiyo ya SI).

Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara

Ni wakati gani ninapaswa kutumia kamili dhidi ya geji?

Tumia kamili kwa thermodanamiki/utupu; geji kwa ukadiriaji wa vifaa vya vitendo. Daima weka lebo kwenye vitengo vyenye kiambishi 'a' au 'g' (k.m., bara dhidi ya barg, kPaa dhidi ya kPag).

Kwa nini marubani hutumia inHg?

Mizani ya zamani ya altimetri iko katika inchi za zebaki; nchi nyingi hutumia hPa (QNH).

Torr ni nini?

1 torr ni hasa 1/760 ya angahewa ya kawaida (≈133.322 Pa). Kawaida katika teknolojia ya utupu.

Saraka Kamili ya Zana

Zana zote 71 zinazopatikana kwenye UNITS

Chuja kwa:
Kategoria: