Convertidor d’unitats de pressió: Pa, kPa, bar, atm i psi

Convertidor d’unitats de pressió

La pressió és la quantitat de força que empeny sobre cada part d’una superfície. Un convertidor d’unitats de pressió reescriu una pressió d’una unitat en una altra, com ara de lliures per polzada quadrada a bars. Aquesta pàgina converteix entre pascals, quilopascals, bars, atmosferes estàndard i psi, i mostra els cinc valors alhora.

Què fa el convertidor

L’usuari introdueix un nombre i tria la unitat en què està expressat. La pàgina retorna la mateixa pressió en les cinc unitats.

• Els resultats es mostren amb vuit xifres significatives. Només s’arrodoneix la visualització. La conversió es fa amb el número tal com s’ha introduït.
• Un resultat inferior a 0,0001 en magnitud, o igual o superior a mil milions, es mostra en notació científica. El zero es mostra simplement com 0.
• S’accepten valors negatius, perquè la lectura d’un manòmetre pot ser negativa.
• Una casella buida produeix un avís en lloc d’un nombre. Un enllaç que inclogui una unitat que la pàgina no ofereix produeix un missatge en lloc d’una conversió.

Les cinc unitats

El pascal és un newton de força distribuït sobre un metre quadrat. Les altres quatre unitats són cadascuna un nombre fix de pascals, i cap d’aquests nombres és una mesura, de manera que cap no canvia amb el temps.

Fórmula de conversió de la pressió

Com que cada unitat d’aquí és un múltiple fix del pascal, una conversió consisteix en una multiplicació i després una divisió. El valor es converteix primer a pascals i després es torna a convertir a la unitat desitjada:

$P_2 = \frac{P_1 \times k_1}{k_2}$

on $P_1$ és la pressió introduïda, $k_1$ és el nombre de pascals que hi ha en una unitat de la unitat triada, $k_2$ és el nombre de pascals que hi ha en una unitat de la unitat desitjada i $P_2$ és el resultat.

Pel camí no se suma ni es resta res. Les cinc escales indiquen zero a la mateixa pressió, de manera que només canvia la mida del pas. La temperatura és el cas en què això no és cert: Celsius i Fahrenheit comencen a comptar des de punts diferents, de manera que un convertidor que només multipliqués indicaria 0 °C com a 0 °F en lloc de 32 °F.

D’on prové el factor de la psi

La psi és una lliura-força que pressiona sobre una polzada quadrada. El convertidor la construeix a partir de dues definicions exactes, en lloc de copiar un decimal imprès:

$1\ \mathrm{psi} = \frac{F}{A} = \frac{4.4482216152605\ \mathrm{N}}{(0.0254\ \mathrm{m})^2}$

on $F$ és una lliura-força expressada en newtons i $A$ és una polzada quadrada expressada en metres quadrats.

Totes dues entrades són definicions. La polzada internacional és exactament 0,0254 m des de l’Acord internacional sobre la iarda i la lliura de 1959. La lliura-força és la lliura internacional de 1959, exactament 0,45359237 kg, multiplicada per la gravetat estàndard, que la 3a Conferència General de Pesos i Mesures va fixar exactament en 9,80665 m/s² l’any 1901. Aquest producte és exactament 4,4482216152605 N, tal com consta a la Publicació especial 811 de l’NIST, apèndix B.

La divisió també és exacta, com la fracció 8.896.443.230.521 / 1.290.320.000. La seva expansió decimal no s’acaba mai. Té l’inici 6.894,757293168362000…, de manera que qualsevol decimal de la psi que s’hagi imprès és una versió arrodonida d’aquest valor, inclosos els 6.894,757 Pa que indica l’NIST.

Exemple: un pneumàtic de cotxe a 32 psi

Un pneumàtic inflat a 32 psi (221 kPa) suporta 32 lliures (14,5 kg)-força sobre cada polzada quadrada. Multiplicar pel factor de la psi converteix aquest valor a pascals:

$P = 32 \times 6\,894.757293168361\ldots = 220\,632.2333\ldots\ \mathrm{Pa}$

Dividir aquest resultat per cadascun dels altres factors dona la resta. Amb vuit xifres significatives, la pàgina mostra 220.632,23 Pa, 220,63223 kPa, 2,2063223 bar i 2,1774708 atm.

Val la pena llegir dues vegades el pas intermedi. Els bars s’obtenen dividint per 100.000 i les atmosferes, dividint per 101.325, de manera que les dues respostes difereixen aproximadament en un 1,3 per cent. Són semblants, però no són iguals.

Conversions de pressió habituals

Cada fila següent és el valor que una unitat produeix en les altres quatre, amb vuit xifres significatives.

Quins valors són exactes i quins estan arrodonits

Quatre dels cinc factors són nombres enters exactes, de manera que una conversió entre aquests només està limitada per l’aritmètica, no per les constants.

• 1 kPa és exactament 1.000 Pa. El prefix quilo significa mil.
• 1 bar és exactament 100.000 Pa. El bar no és una unitat del SI, però l’Oficina Internacional de Pesos i Mesures l’inclou al fullet del SI entre les unitats acceptades per utilitzar-se amb el SI, amb aquest valor exacte.
• 1 atm és exactament 101.325 Pa. La 10a Conferència General de Pesos i Mesures la va fixar l’any 1954, a la Resolució 4.
• 1 psi (6,9 kPa) és exacta com a fracció i no es pot expressar com a decimal finit, pel motiu indicat més amunt.

L’arrodoniment que realment veurà el lector prové de la visualització, no de les constants. Vuit xifres significatives són prou per mostrar completament un valor definitori i prou poques per ocultar els últims dígits del càlcul de l’ordinador, que contenen soroll d’arrodoniment i no informació.

Pressió manomètrica i pressió absoluta

Un manòmetre de pneumàtics no mesura tota la pressió de l’interior del pneumàtic. Mesura quant supera aquesta pressió la de l’aire exterior. Una lectura presa d’aquesta manera és una pressió manomètrica, i una lectura comptada des del buit complet és una pressió absoluta. Al nivell del mar, les dues difereixen aproximadament en una atmosfera.

Per tant, un pneumàtic a 32 psi segons el manòmetre té aproximadament 46,7 psi de pressió absoluta. El convertidor no sap quin tipus de lectura s’hi ha introduït, de manera que converteix el nombre tal com s’ha donat i no estableix cap límit inferior. Això és deliberat: una pressió absoluta no pot baixar de zero, però una pressió manomètrica inferior a zero és un buit parcial habitual.

Preguntes freqüents

Quantes psi són 1 bar? 1 bar són 100.000 Pa, i dividir aquest valor pel factor de la psi dona 14,503774 psi amb vuit xifres significatives. L’arrodoniment habitual és 14,5 psi.

Un bar és el mateix que una atmosfera? No. Un bar són 100.000 Pa i una atmosfera estàndard són 101.325 Pa, de manera que 1 atm són exactament 1,01325 bar. L’atmosfera és aproximadament un 1,3 per cent més gran. Sovint s’intercanvien en l’ús informal, cosa que és acceptable per a una xifra aproximada però incorrecta en un càlcul.

Quants quilopascals són 1 psi? 6,8947573 kPa amb vuit xifres significatives, normalment citats com 6,895 kPa.

Per què el factor de la psi té tants dígits? Perquè és una divisió que mai no dona un resultat exacte. El convertidor el compon a partir de la polzada exacta i la lliura-força exacta, en lloc d’emmagatzemar un decimal que ja s’hagi truncat. Un factor escurçat introduiria un petit error en cada resultat en psi.

Es pot convertir una pressió negativa? Sí. Les lectures manomètriques baixen de zero quan la pressió interior és inferior a la de l’aire exterior, de manera que la pàgina converteix els valors negatius en lloc de rebutjar-los.

Quina unitat s’ha d’utilitzar? El pascal i el quilopascal són les unitats del SI i són estàndard en ciència i enginyeria. Els bars són habituals en la indústria europea i en els equips de busseig, la psi és habitual als Estats Units i als manòmetres de pneumàtics, i les atmosferes s’utilitzen sobretot per comparar-les amb la pressió ordinària de l’aire al nivell del mar.