Převodník jednotek tlaku: Pa, kPa, bar, atm a psi

Převodník jednotek tlaku

Tlak je síla působící na jednotku plochy. Převodník jednotek tlaku převádí hodnotu tlaku z jedné jednotky do jiné, například libry síly na čtvereční palec na bary. Tato stránka převádí mezi pascaly, kilopascaly, bary, standardními atmosférami a psi a zobrazuje všech pět hodnot současně.

Co převodník dělá

Uživatel zadá jedno číslo a vybere jednotku, ve které je toto číslo uvedeno. Stránka vrátí stejný tlak ve všech pěti jednotkách.

• Výsledky se zobrazují na osm platných číslic. Zaokrouhluje se pouze zobrazení. Převod se provádí s číslem tak, jak bylo zadáno.
• Výsledek menší než 0,0001 nebo větší či roven jedné miliardě se zobrazí ve vědeckém zápisu. Nula se zobrazí jako prosté 0.
• Záporné hodnoty jsou přijímány, protože údaj na manometru může být záporný.
• Prázdné pole zobrazí výzvu namísto čísla. Odkaz obsahující jednotku, kterou stránka nenabízí, zobrazí zprávu namísto převodu.

Pět jednotek

Pascal je síla jednoho newtonu rozložená na ploše jednoho metru čtverečního. Ostatní čtyři jednotky jsou každá pevným násobkem pascalu a žádné z těchto čísel není měřenou veličinou, takže se žádné z nich v průběhu času nemění.

Vzorec pro převod tlaku

Protože každá zde uvedená jednotka je pevným násobkem pascalu, převod spočívá v jednom násobení a jednom dělení. Hodnota se převede na pascaly a potom zpět na požadovanou jednotku:

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

kde $P_1$ je zadaný tlak, $k_1$ je počet pascalů v jedné jednotce zvolené jednotky, $k_2$ je počet pascalů v jedné jednotce požadované jednotky a $P_2$ je výsledek.

Cestou se nic nepřičítá ani neodečítá. Všech pět stupnic ukazuje při stejném tlaku nulu, takže se mění pouze velikost kroku. Teplota je případ, kdy to neplatí: Celsiova a Fahrenheitova stupnice začínají počítat od různých bodů, takže převodník, který by pouze násobil, by uvedl 0 °C jako 0 °F místo 32 °F.

Odkud se bere faktor psi

Jednotka psi je jedna libra síly působící na jeden čtvereční palec. Převodník jej sestavuje ze dvou přesných definic, místo aby přebíral vytištěné desetinné číslo:

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

kde $F$ je jedna libra síly v newtonech a $A$ je jeden čtvereční palec ve čtverečních metrech.

Obě vstupní hodnoty jsou definice. Mezinárodní palec má od Mezinárodní dohody o yardu a libře z 1959 přesnou délku 0,0254 m. Libra síly je mezinárodní libra z roku 1959 o přesné hmotnosti 0,45359237 kg vynásobená standardním gravitačním zrychlením, které 3. generální konference pro váhy a míry stanovila v 1901 přesně na 9,80665 m/s². Tento součin je přesně 4,4482216152605 N, jak je uvedeno ve zvláštní publikaci NIST 811, v příloze B.

I dělení je přesné, a to jako zlomek 8 896 443 230 521 / 1 290 320 000. Jeho desetinný rozvoj nikdy nekončí. Začíná hodnotou 6 894,757293168362000…, takže každá desetinná hodnota psi, která kdy byla vytištěna, je jeho zaokrouhlenou verzí, včetně hodnoty 6 894,757 Pa uvedené NIST.

Příklad: pneumatika automobilu nahuštěná na tlak 32 psi

Pneumatika nahuštěná na tlak 32 psi (221 kPa) působí na každý čtvereční palec silou 32 liber síly. Vynásobením faktorem psi se tato hodnota převede na pascaly:

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

Vydělením tohoto výsledku každým z ostatních faktorů získáme zbývající hodnoty. Na osm platných číslic stránka zobrazuje 220 632,23 Pa, 220,63223 kPa, 2,2063223 bar a 2,1774708 atm.

Prostřední krok stojí za přečtení dvakrát. Bary získáme dělením 100 000 a atmosféry dělením 101 325, takže obě hodnoty se liší přibližně o 1,3 procenta. Jsou si blízké, ale nejsou stejné.

Běžné převody tlaku

Každý řádek níže uvádí hodnotu, kterou jedna jednotka vytvoří v ostatních čtyřech, na osm platných číslic.

Které hodnoty jsou přesné a které zaokrouhlené

Čtyři z pěti faktorů jsou přesná celá čísla, takže převod mezi nimi je omezen pouze aritmetikou, nikoli konstantami.

• 1 kPa je přesně 1 000 Pa. Předpona kilo znamená tisíc.
• 1 bar je přesně 100 000 Pa. Bar není jednotka SI, ale Mezinárodní úřad pro míry a váhy jej uvádí v brožuře SI mezi jednotkami povolenými k používání spolu se SI, s touto přesnou hodnotou.
• 1 atm je přesně 101 325 Pa. 10. generální konference pro váhy a míry ji stanovila v 1954 v rezoluci 4.
• 1 psi (6,9 kPa) je jako zlomek přesná, ale jako desetinné číslo ji nelze přesně zapsat, a to z výše uvedeného důvodu.

Zaokrouhlení, které čtenář skutečně uvidí, pochází ze zobrazení, nikoli z konstant. Osm platných číslic stačí k úplnému zobrazení definující hodnoty a zároveň skryje poslední číslice výpočtu počítače, které obsahují zaokrouhlovací šum, nikoli informaci.

Manometrický a absolutní tlak

Tlakoměr na pneumatiky neměří celkovou hodnotu tlaku uvnitř pneumatiky. Měří, o kolik tento tlak převyšuje tlak vzduchu venku. Takto získaný údaj je manometrický tlak, zatímco údaj počítaný od úplného vakua je absolutní tlak. Na úrovni moře se tyto dva tlaky liší přibližně o jednu atmosféru.

Pneumatika s manometrickým tlakem 32 psi má tedy absolutní tlak přibližně 46,7 psi. Převodník neví, o jaký druh údaje jde, takže převádí zadané číslo a nenastavuje žádnou dolní mez. Je to záměrné: absolutní tlak nemůže klesnout pod nulu, ale manometrický tlak pod nulou představuje běžné částečné vakuum.

Často kladené otázky

Kolik psi je 1 bar? 1 bar je 100 000 Pa a po vydělení faktorem psi dostaneme na osm platných číslic 14,503774 psi. V běžném zaokrouhlení je to 14,5 psi.

Je bar totéž co atmosféra? Ne. Bar je 100 000 Pa a standardní atmosféra je 101 325 Pa, takže 1 atm je přesně 1,01325 bar. Atmosféra je přibližně o 1,3 procenta větší. V běžném použití se tyto jednotky často zaměňují, což je při hrubém odhadu přijatelné, ale při výpočtu nesprávné.

Kolik kilopascalů je 1 psi? Na osm platných číslic je to 6,8947573 kPa, obvykle uváděných jako 6,895 kPa.

Proč má faktor psi tolik číslic? Protože jde o dělení, jehož výsledek není celé číslo. Převodník jej sestavuje z přesného palce a přesné libry síly, místo aby ukládal desetinné číslo, které už bylo zkráceno. Zkrácený faktor by do každého výsledku v psi vnesl malou chybu.

Lze převádět záporný tlak? Ano. Manometrické údaje klesají pod nulu vždy, když je tlak uvnitř nižší než tlak venkovního vzduchu, takže stránka záporné hodnoty převádí, místo aby je odmítla.

Která jednotka by se měla používat? Pascal a kilopascal jsou jednotky SI a ve vědě a technice jsou standardem. Bary jsou běžné v evropském průmyslu a u potápěčského vybavení, jednotka psi se běžně používá ve Spojených státech a u tlakoměrů pneumatik a atmosféry slouží především k porovnání s běžným tlakem vzduchu na úrovni moře.