壓力轉換器

壓力 — 從帕斯卡和 psi 到大氣壓和托

了解天氣、液壓、航空、真空系統和醫學中的壓力。自信地在 Pa、kPa、bar、psi、atm、mmHg、inHg 等單位之間進行轉換。

轉換器範圍
此工具可在 70 多種壓力單位之間進行轉換,跨越 20 多個數量級—從超高真空 (10⁻¹² Pa) 到金剛石壓砧 (100 GPa)。涵蓋 SI 單位 (Pa, kPa, bar)、英制單位 (psi, psf)、大氣單位 (atm)、測壓單位 (mmHg, inHg, torr)、水柱單位 (cmH₂O, mH₂O) 以及科學單位。處理工程、氣象學、航空、醫學和真空技術中的錶壓和絕對壓力標度。

壓力基礎知識

壓力 (p)
單位面積所受的力。SI 單位:帕斯卡 (Pa)。1 Pa = 1 N/m²。

流體靜力學

流體柱產生的壓力與深度和密度成正比。

  • p = ρ g h
  • 水:每米約 9.81 kPa
  • 1 bar ≈ 10 米水頭

大氣壓力

天氣預報使用 hPa(與 mbar 相同)。海平面標準壓力為 1013.25 hPa。

  • 1 atm = 101.325 kPa
  • 低氣壓 → 暴風雨
  • 高氣壓 → 晴朗天氣

錶壓與絕對壓力

錶壓(後綴 'g')測量相對於環境壓力的壓力。絕對壓力(後綴 'a')測量相對於真空的壓力。

  • 絕對壓力 = 錶壓 + 大氣壓力
  • 在海平面:加上約 101.325 kPa (14.7 psi)
  • 海拔高度會改變大氣基準線
快速摘要
  • 天氣使用 kPa/hPa,工程使用 bar,輪胎使用 psi
  • 明確指定錶壓或絕對壓力以避免重大錯誤
  • 為求清晰,透過帕斯卡 (Pa) 進行轉換

記憶輔助

快速心算

bar ↔ kPa

1 bar = 100 kPa。小數點移動 2 位即可。

psi ↔ kPa

1 psi ≈ 7 kPa。乘以 7 進行粗略估計。

atm ↔ kPa

1 atm ≈ 100 kPa。標準大氣壓接近 1 bar。

mmHg ↔ Pa

760 mmHg = 1 atm ≈ 101 kPa。每 mmHg ≈ 133 Pa。

inHg ↔ hPa

29.92 inHg = 1013 hPa(標準值)。1 inHg ≈ 34 hPa。

水頭

1 米水柱 ≈ 10 kPa。適用於水頭計算。

視覺壓力參考

ScenarioPressureVisual Reference
海平面1013 hPa (1 atm)您的基準線 - 標準大氣壓力
汽車輪胎32 psi (2.2 bar)約為大氣壓力的 2 倍
山頂 (3 公里)~700 hPa比海平面氣壓低 30%
強烈風暴950 hPa比正常值低 6% - 帶來惡劣天氣
潛水氣瓶 (滿)200 bar大氣壓力的 200 倍 - 巨大的壓縮
真空室10⁻⁶ Pa大氣壓的萬億分之一 - 近乎完美的真空
深海 (10 公里)1000 bar大氣壓力的 1000 倍 - 毀滅性的深度
高壓清洗機2000 psi (138 bar)大氣壓力的 140 倍 - 工業級動力

常見陷阱

  • 混淆錶壓與絕對壓力
    Fix: 務必標明 'g' 或 'a'(例如 barg/bara, kPag/kPaa)。錶壓 = 絕對壓力 - 大氣壓力。
  • 混用 hPa 和 Pa
    Fix: 1 hPa = 100 Pa,而不是 1 Pa。百帕的意思是 100 帕斯卡。
  • 假設 mmHg ≡ Torr
    Fix: 相近但不完全相同:1 torr = 1/760 atm;1 mmHg ≈ 133.322 Pa(取決於溫度)。
  • 忽略海拔
    Fix: 大氣壓力每公里下降約 12%。錶壓轉換需要當地的氣壓。
  • 水頭計算未考慮密度
    Fix: 壓力 = ρgh。4°C 的純水 ≠ 海水 ≠ 熱水。密度很重要!
  • 使用錯誤的真空計量程
    Fix: 皮拉尼真空計適用於 10⁵–10⁻¹ Pa,離子真空計適用於 10⁻²–10⁻⁹ Pa。超出量程使用會得到錯誤讀數。

快速參考

錶壓 ↔ 絕對壓力

絕對壓力 = 錶壓 + 大氣壓力

在海平面:加上 101.325 kPa 或 14.696 psi

  • 根據海拔調整基準線
  • 務必記錄使用的是哪種標度

水頭

水頭轉換為壓力

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

天氣單位轉換

高度計設定

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

高度計原理入門

QNH • QFE • QNE

了解您的參考基準

  • QNH:海平面氣壓(將高度計設置為機場高度)
  • QFE:機場場壓(高度計在機場讀數為 0)
  • QNE:標準 1013.25 hPa / 29.92 inHg(飛行高度層)

壓力-高度快速計算

經驗法則

  • ±1 inHg ≈ ∓1,000 英尺指示高度
  • ±1 hPa ≈ ∓27 英尺指示高度
  • 冷/熱空氣:密度誤差會影響真實高度

真空儀器

皮拉尼/熱偶真空計

測量氣體的熱導率

  • 量程:約 10⁵ → 10⁻¹ Pa
  • 與氣體種類有關;需針對氣體類型進行校準
  • 適用於粗真空至低真空

離子/冷陰極真空計

離子化電流與壓力的關係

  • 量程:約 10⁻² → 10⁻⁹ Pa
  • 對污染和氣體種類敏感
  • 在高壓下需隔離保護

電容式壓力計

隔膜的絕對偏轉

  • 高精度;與氣體種類無關
  • 量程範圍約 10⁻¹ → 10⁵ Pa
  • 適用於製程控制

應避免的常見錯誤

  • 在指定設備時混淆錶壓/絕對壓力標度 (barg/bara, kPag/kPaa)
  • 在所有條件下都假設 mmHg ≡ torr (定義有細微差異)
  • 將 hPa 與 Pa 混淆 (1 hPa = 100 Pa,而非 1 Pa)
  • 在轉換錶壓 ↔ 絕對壓力時忽略海拔
  • 使用水頭轉換而未校正流體密度/溫度
  • 使用超出其精確範圍的真空計

各單位的適用領域

航空與高度測量

高度計使用設定為當地 QNH 的 inHg 或 hPa;壓力會影響指示高度。

  • 29.92 inHg = 1013 hPa 標準值
  • 高/低氣壓會改變指示高度

醫學

血壓使用 mmHg;呼吸和 CPAP 使用 cmH₂O。

  • 典型血壓 120/80 mmHg
  • CPAP 使用 5–20 cmH₂O

工程與液壓

製程設備和液壓系統通常使用 bar、MPa 或 psi。

  • 液壓管路:數十至數百 bar
  • 壓力容器額定單位為 bar/psi

天氣與氣候

天氣圖以 hPa 或 mbar 顯示海平面氣壓。

  • 強低壓 < 990 hPa
  • 強高壓 > 1030 hPa

真空與無塵室

真空技術在粗真空、高真空和超高真空領域使用 torr 或 Pa。

  • 粗真空:約 10³–10⁵ Pa
  • 超高真空:< 10⁻⁶ Pa

跨應用壓力比較

應用Pabarpsiatm
完美真空0000
超高真空10⁻⁷10⁻¹²1.5×10⁻¹¹10⁻¹²
高真空 (SEM)10⁻²10⁻⁷1.5×10⁻⁶10⁻⁷
低真空 (粗抽)10³0.010.150.01
海平面大氣101,3251.0114.71
汽車輪胎 (典型)220,0002.2322.2
公路自行車輪胎620,0006.2906.1
高壓清洗機13.8 MPa1382,000136
潛水氣瓶 (滿)20 MPa2002,900197
液壓機70 MPa70010,000691
深海 (11 公里)110 MPa1,10016,0001,086
金剛石壓砧100 GPa10⁶15×10⁶10⁶

真空與壓力範圍

範圍約 Pa範例
大氣壓力~101 kPa海平面空氣
高壓 (工業)> 1 MPa液壓系統、壓力容器
粗真空10³–10⁵ Pa泵浦、除氣
高真空10⁻¹–10⁻³ Pa掃描電子顯微鏡、鍍膜
超高真空< 10⁻⁶ Pa表面科學

轉換原理

基準單位法
先轉換為帕斯卡 (Pa),再從 Pa 轉換為目標單位。速算因數: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

常用轉換

因數範例
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

快速範例

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

日常基準

事物典型壓力備註
海平面大氣1013 hPa標準日
強高壓> 1030 hPa晴朗天氣
強低壓< 990 hPa風暴
汽車輪胎30–35 psi~2–2.4 bar
高壓清洗機1,500–3,000 psi消費型號
潛水氣瓶200–300 bar填充壓力

有趣的壓力知識

hPa 與 mbar 之謎

1 hPa = 1 mbar — 它們完全相同!氣象學為了 SI 一致性從 mbar 改為 hPa,但它們在數值上是相同的。

為什麼醫學上使用 mmHg?

水銀壓力計在 300 多年來一直是黃金標準。儘管因毒性而被淘汰,全球血壓測量仍使用 mmHg!

海拔減半法則

大氣壓力大約每升高 5.5 公里(18,000 英尺)就會減半。在聖母峰頂(8.8 公里),壓力僅為海平面的 1/3!

深海的擠壓力

在馬里亞納海溝(11 公里深),壓力達到 1,100 bar — 足以瞬間壓扁一個人。這相當於每平方公分上放著 1,100 公斤的重物!

太空真空

外太空的壓力約為 10⁻¹⁷ Pa — 這比地球大氣壓力小 100 萬萬億倍。您的血液會(在體溫下)沸騰!

輪胎壓力悖論

一個 32 psi 的汽車輪胎,其絕對壓力實際上是 46.7 psi(32 + 14.7 大氣壓力)。我們測量錶壓,因為那是起作用的「額外」壓力!

帕斯卡的謙卑命名

帕斯卡 (Pa) 是以布萊茲·帕斯卡命名的,他在 1648 年帶著氣壓計登山,證明了大氣壓力的存在。當時他年僅 25 歲!

壓力鍋的魔力

在大氣壓力上再加 1 bar (15 psi),水的沸點會從 100°C 升至 121°C。這能將烹飪時間縮短 70% — 壓力確實能加速化學反應!

紀錄與極值

紀錄壓力備註
最高海平面氣壓> 1080 hPa西伯利亞高壓(歷史紀錄)
最低海平面氣壓~870–880 hPa強烈熱帶氣旋
深海 (~11 公里)~1,100 bar馬里亞納海溝

壓力測量的歷史演變

1643

氣壓計的誕生

伊萬傑里塔·托里拆利在研究為何水泵無法將水抽高超過 10 米時發明了水銀氣壓計。創造了首個人工真空,並將 mmHg 確立為第一個壓力單位。

證明了空氣具有重量和壓力,徹底改變了我們對大氣的理解。托 (torr) 單位 (1/760 atm) 是為了紀念他而命名的。

1648

帕斯卡的登山實驗

布萊茲·帕斯卡(25 歲)讓他的姐夫帶著氣壓計登上多姆山,證明大氣壓力隨海拔升高而降低。在山頂,水銀柱從 760 毫米降至 660 毫米。

建立了海拔與壓力之間的關係,這對航空和氣象學至關重要。帕斯卡 (Pa) 單位是為了紀念他的工作而命名的。

1662

波以耳定律的發現

羅伯特·波以耳使用改良的真空泵和 J 形管裝置發現了壓力與體積之間的反比關係 (PV = 常數)。

氣體定律和熱力學的基礎。使得對密閉氣體中壓力-體積關係的科學研究成為可能。

1849

波登管的發明

尤金·波登為波登管壓力計申請了專利——這是一種在壓力下會變直的彎曲金屬管。簡單、堅固且準確。

在工業應用中取代了易碎的水銀壓力計。175 年後,它仍然是最常見的機械壓力計設計。

1913

巴的標準化

巴被正式定義為 10⁶ 達因/平方公分(正好是 100 kPa),選擇這個值是為了方便,使其接近大氣壓力。

成為歐洲工程領域的標準單位。1 bar ≈ 1 大氣壓,讓工程師的心算變得容易。

1971

帕斯卡成為 SI 單位

帕斯卡 (Pa = N/m²) 被採納為壓力的官方 SI 單位,在科學領域取代了巴。

將壓力測量與牛頓的力單位統一。然而,由於其方便的標度,巴在工程領域仍然佔主導地位。

1980年代–1990年代

氣象學的 SI 單位轉型

世界各地的氣象服務從毫巴 (mbar) 轉換為百帕 (hPa)。由於 1 mbar = 1 hPa,所有歷史數據仍然有效。

無痛過渡到 SI 單位。現在大多數天氣圖都顯示 hPa,儘管一些航空領域仍使用 mbar 或 inHg。

2000年代

MEMS 壓力革命

微機電系統 (MEMS) 使得微小、廉價、精確的壓力感測器成為可能。它們被應用於智慧型手機(氣壓計)、汽車(胎壓)和穿戴式裝置中。

使壓力測量大眾化。您的智慧型手機可以利用大氣壓力測量僅 1 米的高度變化。

提示

  • 務必指定錶壓 (g) 或絕對壓力 (a)
  • 天氣使用 hPa,工程使用 kPa 或 bar,輪胎使用 psi
  • 水頭:每米約 9.81 kPa;有助於粗略檢查
  • 自動科學記數法:小於 1 µPa 或大於 1 GPa 的值會以科學記數法顯示以方便閱讀

單位目錄

公制 (SI)

單位符號帕斯卡備註
bar100,000100 kPa;方便的工程單位。
千帕kPa1,0001,000 Pa;工程標度。
兆帕MPa1,000,0001,000 kPa;高壓系統。
毫巴mbar100毫巴;傳統氣象學單位 (1 mbar = 1 hPa)。
帕斯卡Pa1SI 基本單位 (N/m²)。
吉帕GPa1.000e+91,000 MPa;材料應力。
百帕hPa100百帕;與 mbar 相同;用於氣象學。

英制 / 美制

單位符號帕斯卡備註
磅/平方英寸psi6,894.76磅/平方英寸;輪胎、液壓(可為錶壓或絕對壓力)。
千磅/平方英寸ksi6,894,7601,000 psi;材料和結構規格。
磅/平方英尺psf47.8803磅/平方英尺;建築負載。

大氣壓

單位符號帕斯卡備註
大氣壓 (標準)atm101,325標準大氣壓 = 101.325 kPa。
大氣壓 (工程)at98,066.5技術大氣壓 ≈ 98.0665 kPa。

汞柱

單位符號帕斯卡備註
英寸汞柱inHg3,386.39英寸汞柱;航空和氣象。
毫米汞柱mmHg133.322毫米汞柱;醫學和真空。
Torr133.3221/760 atm ≈ 133.322 Pa。
厘米汞柱cmHg1,333.22公分汞柱;較不常用。

水柱

單位符號帕斯卡備註
厘米水柱cmH₂O98.0665公分水柱;呼吸/CPAP。
英尺水柱ftH₂O2,989.07英尺水柱。
英寸水柱inH₂O249.089英寸水柱;通風和 HVAC。
米水柱mH₂O9,806.65米水柱;液壓。
毫米水柱mmH₂O9.80665毫米水柱。

科學 / CGS

單位符號帕斯卡備註
巴里Ba0.1巴列;0.1 Pa (CGS)。
達因/平方厘米dyn/cm²0.1達因/平方公分;0.1 Pa (CGS)。
千克力/平方厘米kgf/cm²98,066.5公斤力/平方公分 (非 SI)。
千克力/平方米kgf/m²9.80665公斤力/平方米 (非 SI)。
千克力/平方毫米kgf/mm²9,806,650公斤力/平方毫米 (非 SI)。
千牛頓/平方米kN/m²1,000千牛頓/平方米;等於 kPa。
兆牛頓/平方米MN/m²1,000,000百萬牛頓/平方米;等於 MPa。
牛頓/平方米N/m²1牛頓/平方米;等於 Pa (多餘形式)。
牛頓/平方毫米N/mm²1,000,000牛頓/平方毫米;等於 MPa。
噸力/平方厘米tf/cm²98,066,500噸力/平方公分 (非 SI)。
噸力/平方米tf/m²9,806.65噸力/平方米 (非 SI)。

常見問題

我應該在何時使用絕對壓力與錶壓?

熱力學/真空使用絕對壓力;實際設備額定值使用錶壓。務必在單位後加上 'a' 或 'g' 後綴(例如 bara vs barg, kPaa vs kPag)。

為什麼飛行員使用 inHg?

傳統高度計標度使用英寸汞柱;許多國家使用 hPa (QNH)。

什麼是托 (torr)?

1 托等於 1/760 個標準大氣壓 (≈133.322 Pa)。常用於真空技術。

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